Generador eólico de bricolaje: una guía para construir un ecogenerador, su instalación y conexión (105 fotos). Aerogenerador vertical para casa de verano Cómo montar un aerogenerador

Los precios de la electricidad están aumentando constantemente. Para que su vida sea cómoda tanto en veranos calurosos como en inviernos helados, debe gastar mucho dinero en electricidad o buscar fuente alternativa energía. En los países desarrollados, la energía solar, el agua y el viento se han utilizado durante mucho tiempo. Esta es una fuente natural de nutrición por la cual no tiene que pagar. Una forma bastante popular de obtener energía es un molino de viento que utiliza el viento para generar electricidad: un generador de viento.

Rusia es un país bastante grande con territorios planos. A pesar de que en muchos lugares predominan los vientos lentos, hay regiones que son fuertemente azotadas por poderosas corrientes de aire. Entonces, ¿por qué no utilizar esta ventaja en la economía? Todo lo que se requiere es gastar tiempo y dinero para hacer un generador de viento casero. El molino de viento se pagará completamente solo en unos pocos meses. Consideraremos 2 tipos de turbinas eólicas que puede hacer con sus propias manos.

Generador de viento rotativo

Para empezar, consideraremos cómo hacer un diseño simple de un generador rotativo. Es más fácil comenzar con uno simple y comprenderá el principio del trabajo. Este tipo de aerogenerador es adecuado para propietarios de una pequeña casa de jardín. No funcionará usar el molino de viento hecho para una casa de campo grande, debido a la baja potencia del generador de viento.

Pero el molino de viento es fácil de manejar para proporcionar luz por la noche. cuartos de servicio, ilumine el camino del jardín, el porche, etc. Echemos un vistazo más de cerca a cómo hacer una turbina eólica con sus propias manos.

Ventajas y desventajas de un aerogenerador rotativo

Cuando el generador de viento se hace correctamente, funcionará sin ningún error. Con una batería de 75A y un buen inversor de 1000 W, el molino de viento fácilmente iluminará la calle, el solar de la casa, alimentará la alarma de seguridad, la videovigilancia, etc.

Los aerogeneradores de este tipo tienen las siguientes ventajas:

• facilidad de instalación;
• bajo costo;
• rentabilidad;
• susceptibilidad a la reparación;
• no exigente con las condiciones de funcionamiento;
• fiabilidad y funcionamiento silencioso.

Hay varias desventajas de un generador de viento:

• bajo rendimiento del aerogenerador;
• completa dependencia del molino de viento del viento;
• las aspas pueden interrumpir el flujo de aire.

Preparación de materiales para el aerogenerador

El primer paso es recolectar todos los consumibles y piezas para el molino de viento. El generador de viento que hiciste producirá una potencia de no más de 1,5 kW. Para hacer un agregado necesitas tener:

1. Alternador de coche de 12 V.
2. Batería de gel o ácido 12 V.
3. Convertidor especial de 12V a 220V y de 700W a 1500W.
4. Un recipiente grande de acero inoxidable o aluminio: un balde o sartén.
5. voltímetro sencillo.
6. Pernos, arandelas y tuercas.
7. Relé para cargar la batería desde el coche y luz indicadora de carga.
8. alambres con sección diferente(2,5 mm 2 y 4 mm 2).
9. Abrazaderas de fijación del aerogenerador.
10. Interruptor "botón" semihermético, 12 V.

Además, abastecerse de estas herramientas:

• amoladora o tijera para metal;
• cinta métrica;
• lápiz de construcción o marcador;
• destornillador, taladro, pinzas y taladro.

Trabajo de diseño de aerogeneradores

El trabajo consiste en la fabricación del rotor y la alteración de la polea del generador. Los pasos son:

1. Prepara un balde o una olla.
2. Usando una cinta métrica y un marcador, haga un marcado dividiendo el recipiente en 4 partes idénticas.
3. Ahora necesitas cortar las cuchillas.

¡Nota! Trabajando con tijeras para metal, es necesario cortar un agujero debajo de ellas. Si el cubo no está hecho de hojalata pintada o acero galvanizado, puede usar un molinillo.

1. Desde el fondo de la cubeta y en la polea, marque el lugar donde estarán los agujeros. Los pernos están atornillados en ellos. Tómese su tiempo, haga todo sin problemas, ya que puede ocurrir un desequilibrio durante la rotación. Luego haz agujeros.
2. Ahora dobla las cuchillas. Solo recuerde tener en cuenta en qué dirección está girando el generador.
3. El ángulo de la curvatura de la pala afecta el área en la que se encontrará el viento. Esto afecta directamente la velocidad y la velocidad del molino de viento.
4. Usando pernos, asegure el balde a la polea.
5. Instale su aerogenerador en el mástil, asegurándolo con abrazaderas.
6. Queda por conectar los cables y montar el circuito.
7. Fije los cables en el mástil para que no cuelguen.

Para conectar la batería, tome cables con una sección transversal de 4 mm 2. El tamaño recomendado es de no más de 1 m y gracias a los cables de 2,5 mm 2, conecta la luz y los electrodomésticos. No olvide instalar un inversor (convertidor). Conecte el dispositivo a la red a los contactos No. 7 y No. 8 que se muestran en el diagrama a continuación. Utilice cables de 4 mm 2 .

Eso es todo, ahora su turbina eólica está lista para funcionar. No puede sino alegrarse de que esté hecho a mano.

Generador de viento magnético axial

En el corazón de un molino de viento de 220v de este tipo hay un eje de un automóvil de pasajeros con discos de freno. Si la pieza no es nueva, desmóntela, revise y lubrique los cojinetes y limpie el óxido.

Distribuir y fijar imanes

Primero necesitas pegar los imanes en el disco del rotor. En este caso, los imanes utilizados no son imanes ordinarios, sino especiales de neodimio. Son mucho más poderosos. Necesitará 20 imanes, cuyo tamaño es de 25 por 8 mm. Los imanes se colocan con polos alternos. Para ubicación correcta hacer una plantilla como se muestra en la foto de abajo.

¡Consejo! Si es posible, no utilice imanes redondos para el aerogenerador, sino rectangulares. Su campo magnético no se concentra en el centro, sino a lo largo.

Para fijar los imanes en el disco, utilice cola de silicato. Y para darle fuerza al final, puedes llenar los imanes con epoxi. Para evitar que la resina se derrame, haga bordes de plastilina o envuelva el disco con cinta adhesiva.

¡Nota! Para no confundir dónde tiene cada polo el imán, puede marcarlos con "+" o "-". Para determinar esto, lleve un imán a otro. Las superficies del imán que son atraídas tienen un "+". Si el imán es repelido, tiene un polo "-".

Generador trifásico y monofásico para aerogenerador

Si los comparamos, entonces un dispositivo monofásico es peor, porque bajo carga vibra debido a la diferencia en la amplitud de la corriente. Y aparece por la inconsistencia de la corriente. En productos trifásicos, este efecto está ausente. Su poder es siempre el mismo. El caso es que una fase compensa a la otra y viceversa, si la corriente desaparece en una fase, en la otra aumentará.

Cual es el resultado? Y el hecho de que los generadores trifásicos tienen una rentabilidad un 50% superior a los monofásicos. Además, agrada la ausencia de vibraciones, que pueden irritar y afectar la comodidad. Cuando se trabaja bajo carga pesada, el estator no zumbará. Si el ruido no le molesta y decide usar un generador monofásico, prepárese para el hecho de que la vibración afectará negativamente el funcionamiento del generador eólico. Su vida útil será más corta.

Enrollamos las bobinas

Es imposible llamar a un generador eólico de muy alta velocidad. Se requiere hacer todo lo posible para que la batería de 12 V se infecte de 100 a 140 rpm. Con estos datos iniciales, el número total de vueltas en las bobinas debería ser 1000-1200. Pero, ¿cómo sabes cuántas vueltas por bobina? Es simple: esta cifra se divide por el número de bobinas.

Si desea que el generador de viento produzca más energía a bajas velocidades, necesita hacer más postes. En este caso, aumentará la frecuencia de la oscilación actual en la bobina. Para reducir la resistencia y aumentar la resistencia actual, recomendamos enrollar alambre grueso alrededor de las bobinas. Tenga en cuenta que con un voltaje fuerte, la resistencia del devanado puede "comerse" la corriente.

Tenga en cuenta que el número y el grosor de los imanes que se adjuntan a los discos determinan los parámetros de funcionamiento del generador. Para saber cuánta energía puede producir un generador eólico, enrolle una bobina y haga girar el generador. Mida el voltaje a algunas RPM sin carga. Por ejemplo, para 200 rpm tienes una corriente de 30 V con una resistencia de 3 ohmios. Reste de estos 30V 12V (voltaje de la batería). Ahora divide el número que obtienes por 3 ohmios. Todo se ve así:

Como resultado, resultó 6 A. Son ellos los que irán a la batería. Está claro que en la práctica será un poco menor debido a las pérdidas en los cables.

Las bobinas mejor hacen una forma alargada. Entonces el cobre del sector saldrá más, y los giros serán rectos. El diámetro del agujero dentro de la bobina debe ser igual o ligeramente mayor que el tamaño de los imanes.

¡Nota! El grosor del estator debe ser el mismo que el grosor de los imanes.

La forma del estator puede ser de madera contrachapada. Pero también se pueden colocar sectores para bobinas en papel haciendo un borde de plastilina. Las bobinas deben estar fijas para que no se muevan y saquen los extremos de las fases. Conecte todos los cables con una estrella o un delta. Queda por probar el aerogenerador girándolo a mano.

Fabricamos un tornillo y un mástil para un aerogenerador.

El mástil para el verogenerador debe ser alto, de 8 a 12 m, la base debe estar hormigonada. Es mejor hacer la fijación para que la tubería se pueda subir y bajar fácilmente con un cabrestante. Un tornillo de turbina eólica se unirá a la tubería desde arriba.

Puedes hacerlo desde tubo plásticoØ160 mm. De él cortó un tornillo con seis cuchillas, de 2 m de largo.

Para alejar la hélice de una fuerte ráfaga de viento, haga una cola plegable. Como resultado, toda la energía generada por el aerogenerador se puede almacenar en la batería.

Eso es todo, ya sabes cómo hacer un aerogenerador con imanes. Ahora puede usar la electricidad generada por un generador eólico de este tipo, ahorrando su dinero. Todos tus esfuerzos serán recompensados.

Conclusión

De este artículo, aprendiste cómo hacer un generador de viento con tus propias manos, y no uno, sino dos tipos. Son estas turbinas eólicas las que se aman y se utilizan para casas de campo dueños Como puede ver, cada aerogenerador es bueno en algo propio y no es difícil hacerlo.

Si vives en una zona con fuertes vientos, verás cuánto más bajas son tus facturas de la luz gracias a un aerogenerador. Tal molino de viento en el hogar nunca será superfluo. Además, le sugerimos que vea un video sobre cómo hacer un generador de viento de este tipo.

Rusia tiene una posición dual con respecto a los recursos de energía eólica. Por un lado, debido a la gran superficie total y la abundancia de zonas llanas, el viento suele ser abundante y mayoritariamente uniforme. Por otro lado, nuestros vientos son predominantemente de bajo potencial, lentos, ver fig. En el tercero, en áreas escasamente pobladas, los vientos son violentos. En base a esto, la tarea de poner en marcha un aerogenerador en la granja es bastante relevante. Pero, para decidir si comprar un dispositivo bastante caro o hacerlo usted mismo, debe pensar detenidamente qué tipo (y hay muchos) para qué propósito elegir.

Conceptos básicos

1. KIEV - factor de utilización de la energía eólica. Si se utiliza un modelo mecánico de viento plano para el cálculo (ver más abajo), es igual a la eficiencia del rotor de una planta de energía eólica (APU).
2. Eficiencia: eficiencia de extremo a extremo de la APU, desde el viento que se aproxima hasta los terminales del generador eléctrico o la cantidad de agua bombeada al tanque.
3. La velocidad mínima operativa del viento (MPS) es la velocidad a la que el molino de viento comienza a dar corriente a la carga.
4. La velocidad máxima permitida del viento (MPS) es la velocidad a la que se detiene la producción de energía: la automatización apaga el generador, o coloca el rotor en una veleta, o lo pliega y lo oculta, o el rotor se detiene solo, o la APU simplemente se derrumba.
5. Velocidad del viento inicial (CWS): a esta velocidad, el rotor puede girar sin carga, girar y entrar en el modo de funcionamiento, después de lo cual se puede encender el generador.
6. Velocidad de inicio negativa (OSS): esto significa que la APU (o turbina eólica - planta de energía eólica, o WEA, planta de energía eólica) requiere un arranque obligatorio de una fuente de energía externa para comenzar a cualquier velocidad del viento.
7. Momento de arranque (inicial): la capacidad del rotor, ralentizado por la fuerza en el flujo de aire, para crear un par en el eje.
8. Turbina eólica (VD): parte de la APU desde el rotor hasta el eje del generador o bomba, u otro consumidor de energía.
9. Generador de viento rotativo - APU, en el que la energía del viento se convierte en par en el eje de toma de fuerza al girar el rotor en el flujo de aire.
10. El rango de velocidad de operación del rotor es la diferencia entre MDS y MRS cuando opera a carga nominal.
11. Molino de viento de baja velocidad: en él, la velocidad lineal de las partes del rotor en el flujo no supera significativamente la velocidad del viento o está por debajo de ella. La cabeza dinámica del flujo se convierte directamente en empuje de pala.
12. Molino de viento de alta velocidad: la velocidad lineal de las palas es significativamente (hasta 20 veces o más) mayor que la velocidad del viento, y el rotor forma su propia circulación de aire. El ciclo de convertir la energía de flujo en empuje es complejo.

Notas:

1. Las APU de baja velocidad, por regla general, tienen un CIEV más bajo que las de alta velocidad, pero tienen un par de arranque suficiente para hacer girar el generador sin desconectar la carga y cero TCO, es decir, absolutamente auto-arrancable y aplicable en los vientos más ligeros.
2. La lentitud y la velocidad son conceptos relativos. Un molino de viento doméstico a 300 rpm puede ser una APU potente y de baja velocidad del tipo EuroWind, de la cual los campos de parques eólicos, parques eólicos (ver. Fig.) Están ganando y cuyos rotores producen alrededor de 10 rpm - alto- velocidad, porque con tal diámetro, la velocidad lineal de las palas y su aerodinámica en la mayor parte del tramo son bastante "aviones", ver más abajo.

¿Qué generador se necesita?

Un generador eléctrico para un molino de viento doméstico debe generar electricidad en una amplia gama de velocidades de rotación y tener la capacidad de arrancar automáticamente sin automatización ni fuentes de energía externas. En el caso de utilizar una APU con OSS (molinos de viento con spin-up), que por regla general tienen un alto KIEV y eficiencia, también debe ser reversible, es decir, ser capaz de trabajar como un motor. En potencias de hasta 5 kW, esta condición la cumplen las máquinas eléctricas de imanes permanentes a base de niobio (superimanes); en imanes de acero o ferrita, no puede contar con más de 0,5-0,7 kW.

Nota: Los alternadores asíncronos o los alternadores de colector con un estator no magnetizado no son adecuados en absoluto. Con una disminución en la fuerza del viento, "saldrán" mucho antes de que su velocidad baje a MRS, y luego no se iniciarán.

Se obtiene un excelente "corazón" de la APU con una potencia de 0,3 a 1-2 kW a partir de un alternador con un rectificador incorporado; la mayoría de ellos son ahora. En primer lugar, mantienen la tensión de salida de 11,6-14,7 V en un rango de velocidades bastante amplio sin estabilizadores electrónicos externos. En segundo lugar, las compuertas de silicio se abren cuando el voltaje en el devanado alcanza aproximadamente 1,4 V, y antes de eso, el generador "no ve" la carga. Para ello, el generador ya debe estar bastante bien desenroscado.

En la mayoría de los casos, el oscilador se puede conectar directamente, sin transmisión por engranajes o correa, al eje HP de alta velocidad seleccionando la velocidad eligiendo el número de cuchillas, consulte a continuación. Los "caminantes rápidos" tienen un par de arranque pequeño o nulo, pero el rotor, incluso sin desconectar la carga, tendrá tiempo suficiente para girar antes de que se abran las válvulas y el generador suministre corriente.

Elección en el viento

Antes de decidir qué aerogenerador fabricar, decidamos sobre la aerología local. en gris verdoso(sin viento) áreas del mapa de viento, al menos algún sentido será solo de una turbina eólica de vela(y hablaremos de ellos más adelante). Si necesita una fuente de alimentación constante, entonces deberá agregar un amplificador (rectificador con estabilizador de voltaje), cargador, batería potente, inversor 12/24/36/48 VDC a 220/380 VAC 50 Hz. Tal economía costará no menos de $ 20,000, y es poco probable que sea posible eliminar una potencia a largo plazo de más de 3-4 kW. En general, con una búsqueda incesante de energía alternativa mejor buscar otra fuente.

En lugares de color verde amarillento, ligeramente ventosos, si necesita electricidad de hasta 2-3 kW, puede adquirir un generador de viento vertical de baja velocidad usted mismo. Se han desarrollado innumerables, y hay diseños que, en términos de KIEV y eficiencia, casi no son inferiores a las "cuchillas" de fabricación industrial.

Si va a comprar un aerogenerador para su hogar, entonces es mejor centrarse en un molino de viento con un rotor de vela. Hay muchas disputas, y en teoría no todo está claro todavía, pero funcionan. En la Federación Rusa, los "veleros" se producen en Taganrog con una capacidad de 1-100 kW.

En regiones rojas y ventosas, la elección depende de la potencia requerida. En el rango de 0,5-1,5 kW, se justifican los "verticales" de fabricación propia; 1.5-5 kW - "veleros" comprados. También se puede comprar "Vertical", pero costará más que la APU del esquema horizontal. Y, finalmente, si necesita un molino de viento con una potencia de 5 kW o más, debe elegir entre "palas" horizontales o "veleros".

Nota: muchos fabricantes, especialmente los de segundo nivel, ofrecen kits de piezas a partir de las cuales puede ensamblar un generador eólico con una potencia de hasta 10 kW por su cuenta. Dicho conjunto costará entre un 20 y un 50% más barato que uno prefabricado con instalación. Pero antes de comprar, debe estudiar cuidadosamente la aerología del sitio de instalación previsto y luego seleccionar el tipo y modelo apropiado de acuerdo con las especificaciones.

Acerca de la seguridad

Partes de un aerogenerador de uso doméstico en funcionamiento pueden tener una velocidad lineal superior a 120 e incluso 150 m/s, y una pieza de cualquier material sólido de 20 g de peso, volando a una velocidad de 100 m/s, con un “éxito” golpe, mata a un hombre sano en el acto. Una placa de acero o plástico duro de 2 mm de espesor, que se mueve a una velocidad de 20 m/s, la corta por la mitad.

Además, la mayoría de los molinos de viento de más de 100 vatios son bastante ruidosos. Muchos generan fluctuaciones de presión de aire de frecuencia ultrabaja (menos de 16 Hz): infrasonidos. Los infrasonidos son inaudibles, pero perjudiciales para la salud y se propagan muy lejos.

Nota: a finales de los 80, hubo un escándalo en los Estados Unidos: el parque eólico más grande del país en ese momento tuvo que cerrarse. Los indígenas del resguardo, a 200 km del campo de su APU, demostraron ante los tribunales que los trastornos de salud que se incrementaron considerablemente en ellos tras la puesta en marcha del parque eólico se debían a sus infrasonidos.

Por las razones anteriores, se permite la instalación de las APU a una distancia de al menos 5 de sus alturas de los edificios residenciales más cercanos. En los patios de las casas particulares, es posible instalar molinos de viento de producción industrial, debidamente certificados. En general, es imposible instalar APU en los techos: durante su funcionamiento, incluso para los de baja potencia, hay cargas mecánicas alternas que pueden causar resonancia. Estructura de construcción y su destrucción.

Nota: la altura de la APU es el punto más alto del disco barrido (para rotores de palas) o figura geométrica (para APU verticales con rotor en el polo). Si el mástil de la APU o el eje del rotor sobresalen aún más, la altura se calcula de acuerdo con su parte superior: la parte superior.

Viento, aerodinámica, KIEV

Un aerogenerador casero obedece a las mismas leyes de la naturaleza que uno de fábrica calculado por ordenador. Y el aficionado al bricolaje debe comprender muy bien los conceptos básicos de su trabajo; la mayoría de las veces no tiene a su disposición materiales y equipos tecnológicos ultramodernos y costosos. La aerodinámica de la APU es tan difícil...

Viento y KIEV

Para calcular APU de fábrica en serie, los llamados. modelo de viento mecanicista plano. Se basa en los siguientes supuestos:

• La velocidad y la dirección del viento son constantes dentro de la superficie efectiva del rotor.
• El aire es un medio continuo.
• La superficie efectiva del rotor es igual al área de barrido.
• La energía del flujo de aire es puramente cinética.

En tales condiciones, la energía máxima de una unidad de volumen de aire se calcula según la fórmula de la escuela, suponiendo que la densidad del aire en condiciones normales es de 1,29 kg * cu. m A una velocidad del viento de 10 m / s, un cubo de aire transporta 65 J, y de un cuadrado de la superficie efectiva del rotor, es posible, con una eficiencia del 100% de toda la APU, eliminar 650 W. Este es un enfoque muy simple: todos saben que el viento no es perfectamente parejo. Pero esto debe hacerse para garantizar la repetibilidad de los productos, algo común en la tecnología.

El modelo plano no debe ser ignorado, da un claro mínimo de energía eólica disponible. Pero el aire, en primer lugar, es comprimible y, en segundo lugar, es muy fluido (la viscosidad dinámica es de solo 17,2 μPa * s). Esto significa que el flujo puede fluir alrededor del área barrida, reduciendo la superficie efectiva y el KIEV, que es el que se observa con mayor frecuencia. Pero, en principio, la situación inversa también es posible: el viento fluye hacia el rotor y el área de la superficie efectiva resulta ser mayor que la barrida, y KIEV es mayor que 1 con respecto a la de un viento plano. .

Pongamos dos ejemplos. El primero es un yate de recreo, bastante pesado, el yate puede ir no solo contra el viento, sino también más rápido que él. El viento se entiende externo; el viento aparente aún debe ser más rápido, de lo contrario, ¿cómo empujará al barco?

El segundo es un clásico de la historia de la aviación. En las pruebas del MIG-19, resultó que el interceptor, que era una tonelada más pesado que un caza de primera línea, acelera más rápido. Con los mismos motores en el mismo fuselaje.

Los teóricos no sabían qué pensar y dudaban seriamente de la ley de conservación de la energía. Al final, resultó que el punto era el cono del carenado del radar que sobresalía de la entrada de aire. Desde la punta hasta el caparazón, apareció un sello de aire, como si lo rastrillara desde los lados hasta los compresores del motor. Desde entonces, las ondas de choque se han establecido firmemente en teoría como útiles, y el fantástico rendimiento de vuelo de los aviones modernos se debe en gran medida a su hábil uso.

Aerodinámica

El desarrollo de la aerodinámica generalmente se divide en dos épocas: antes de N. G. Zhukovsky y después. Su informe "Sobre los vórtices adjuntos" del 15 de noviembre de 1905 marcó el comienzo de una nueva era en la aviación.

Antes de Zhukovsky, volaban en velas planas: se creía que las partículas del flujo que se aproxima dan todo su impulso al borde de ataque del ala. Esto hizo posible deshacerse de inmediato de la cantidad vectorial, el momento del impulso, que generó matemáticas furiosas y, en la mayoría de los casos, no analíticas, pasar a relaciones escalares puramente energéticas mucho más convenientes y, finalmente, obtener el campo de presión calculado en el plano portador. , más o menos similar a la actual.

Este enfoque mecanicista hizo posible crear dispositivos que podrían, como mínimo, volar por los aires y volar de un lugar a otro, sin necesariamente estrellarse contra el suelo en algún punto del camino. Pero el deseo de aumentar la velocidad, la capacidad de carga y otras cualidades de vuelo revelaron cada vez más la imperfección de la teoría aerodinámica original.

La idea de Zhukovsky era la siguiente: el aire pasa por un camino diferente a lo largo de las superficies superior e inferior del ala. De la condición de continuidad media (las burbujas de vacío no se forman en el aire por sí mismas), se deduce que las velocidades de los flujos superior e inferior que descienden del borde de fuga deben diferir. Debido a la viscosidad del aire, aunque pequeña, pero finita, se debe formar un vórtice debido a la diferencia de velocidades.

El vórtice gira, y la ley de conservación de la cantidad de movimiento, tan inmutable como la ley de conservación de la energía, también es válida para cantidades vectoriales, es decir debe tener en cuenta la dirección del movimiento. Por lo tanto, inmediatamente, en el borde de salida, se debe formar un vórtice de rotación opuesta con el mismo par. ¿Para qué? Debido a la energía generada por el motor.

Para la práctica de la aviación, esto significó una revolución: al elegir el perfil de ala apropiado, era posible lanzar un vórtice adjunto alrededor del ala en forma de circulación Г, aumentando su sustentación. Es decir, al gastar una parte, y para altas velocidades y cargas alares, una gran parte de la potencia del motor, puede crear un flujo de aire alrededor del dispositivo, lo que le permite lograr mejores cualidades de vuelo.

Esto hizo que la aviación fuera aviación, y no parte de la aeronáutica: ahora la aeronave podía crear el ambiente necesario para el vuelo y dejar de ser un juguete de las corrientes de aire. Todo lo que necesitas es un motor más potente, y cada vez más potente...

Otra vez KIEV

Pero el molino de viento no tiene motor. Él, por el contrario, debe tomar la energía del viento y dársela a los consumidores. Y aquí sale: se arrancó las piernas, se le atascó la cola. Dejan muy poca energía eólica en la propia circulación del rotor: será débil, el empuje de las palas será pequeño y el KIEV y la potencia serán bajos. Demos mucho a la circulación: el rotor girará como un loco al ralentí con un viento ligero, pero los consumidores vuelven a recibir un poco: dieron un poco de carga, el rotor se desaceleró, el viento sopló la circulación y el rotor se detuvo.

Ley de conservación de la energía" medio dorado” da justo en el medio: le damos el 50% de la energía a la carga, y para el 50% restante giramos el flujo al óptimo. La práctica confirma las suposiciones: si la eficiencia de una buena hélice de tracción es del 75-80%, entonces el KIEV de un rotor de palas que también se calcula cuidadosamente y se sopla en un túnel de viento alcanza el 38-40%, es decir, hasta la mitad de lo que se puede conseguir con un exceso de energía.

Modernidad

Hoy en día, la aerodinámica, armada con las matemáticas y las computadoras modernas, se está alejando cada vez más de la inevitable simplificación de los modelos hacia una descripción precisa del comportamiento de un cuerpo real en un flujo real. Y aquí, además de la línea general: ¡poder, poder y una vez más poder! – se descubren caminos secundarios, pero prometedores solo con una cantidad limitada de energía que ingresa al sistema.

El famoso aviador alternativo Paul McCready creó un avión allá por los años 80, con dos motores a partir de una motosierra de 16 hp. mostrando 360 km/h. Además, su chasis era un triciclo no retráctil y las ruedas no tenían carenado. Ninguna de las máquinas de McCready se encendió y no estuvo en servicio de combate, pero dos, una con motores de pistón y hélices, y la otra a reacción, por primera vez en la historia dieron la vuelta al mundo sin aterrizar en una estación de servicio.

Las velas que dieron origen al ala original también se vieron significativamente afectadas por el desarrollo de la teoría. La aerodinámica "viva" permitió a los yates con un viento de 8 nudos. pararse sobre hidroalas (ver fig.); para dispersar tal casco a la velocidad deseada con una hélice, se requiere un motor de al menos 100 hp. Los catamaranes de carreras con el mismo viento van a una velocidad de unos 30 nudos. (55 km/h).

También hay hallazgos que son completamente no triviales. Los fanáticos del deporte más raro y extremo, el salto base, con un traje de alas especial, un traje de alas, vuelan sin motor, maniobran a una velocidad de más de 200 km / h (fig. a la derecha) y luego aterrizan suavemente en un lugar preseleccionado. ¿En qué cuento de hadas la gente vuela sola?

También se han resuelto muchos misterios de la naturaleza; en particular, el vuelo de un escarabajo. Según la aerodinámica clásica, no es capaz de volar. Al igual que el antepasado del F-117 "sigiloso" con su ala en forma de diamante, tampoco puede volar. Y el MIG-29 y el Su-27, que pueden volar de cola durante algún tiempo, no encajan en ninguna idea en absoluto.

Y por qué, entonces, cuando se trata de turbinas eólicas, que no son una diversión ni una herramienta para la destrucción de su propia especie, sino una fuente de un recurso vital, es imperativo bailar desde la teoría de los flujos débiles con su modelo de un viento plano? ¿Realmente no hay manera de ir más allá?

¿Qué esperar de un clásico?

Sin embargo, los clásicos no deben abandonarse en ningún caso. Proporciona una base sin apoyarse sobre la cual uno no puede elevarse más alto. Así como la teoría de conjuntos no cancela la tabla de multiplicar, y la cromodinámica cuántica no hace que las manzanas vuelen de los árboles.

Entonces, ¿qué puedes esperar del enfoque clásico? Miremos la imagen. Izquierda - tipos de rotores; se representan condicionalmente. 1 - carrusel vertical, 2 - ortogonal vertical ( turbina eólica); 2-5 - rotores de palas con cantidad diferente palas con perfiles optimizados.

A la derecha, se traza el eje horizontal velocidad relativa rotor, es decir, la relación entre la velocidad lineal de la pala y la velocidad del viento. Verticalmente hacia arriba - KIEV. Y hacia abajo, nuevamente, el par relativo. Se considera un par único (100 %) aquel que crea un rotor desacelerado a la fuerza en el flujo con 100 % KIEV, es decir cuando toda la energía del flujo se convierte en fuerza de rotación.

Este enfoque nos permite sacar conclusiones de largo alcance. Por ejemplo, el número de palas debe elegirse no solo y no tanto en función de la velocidad de rotación deseada: las de 3 y 4 palas pierden inmediatamente mucho en términos de KIEV y par en comparación con las de 2 y 6 palas que funcionan bien. aproximadamente en el mismo rango de velocidad. Y carrusel y ortogonal exteriormente similares tienen propiedades fundamentalmente diferentes.

En general, se debe dar preferencia a los rotores de palas, excepto en los casos en que se requiere extrema economía, simplicidad, autoarranque sin mantenimiento y sin automatización, y es imposible subir al mástil.

Nota: Hablaremos de los rotores de vela en particular: no parecen encajar en los clásicos.

Líneas verticales

Las APU con eje de rotación vertical tienen una ventaja innegable para el día a día: sus componentes que requieren mantenimiento se concentran en la parte inferior y no es necesario levantarlos. Queda, e incluso entonces no siempre, un cojinete de empuje autoalineable, pero es fuerte y duradero. Por lo tanto, al diseñar un aerogenerador simple, la selección de opciones debe comenzar con las verticales. Sus principales tipos se muestran en la fig.

sol

En la primera posición, la más simple, la más a menudo llamada rotor Savonius. De hecho, fue inventado en 1924 en la URSS por Ya. A. y A. A. Voronin, y el industrial finlandés Sigurd Savonius se apropió descaradamente de la invención, ignorando el certificado de derechos de autor soviético, y comenzó la producción en masa. Pero la introducción de la invención en el destino significa mucho, por lo que, para no remover el pasado y no remover las cenizas de los muertos, llamaremos a este molino de viento el rotor Voronin-Savonius, o para abreviar, el Sol.

VS para un aficionado al bricolaje es bueno para todos, excepto para la "locomotora" KIEV en 10-18%. Sin embargo, en la URSS se trabajó mucho al respecto y hay desarrollos. A continuación, consideraremos un diseño mejorado, no mucho más complicado, pero según KIEV, le da probabilidades a las palas.

Nota: un BC de dos palas no gira, sino que se sacude; El 4 palas es solo un poco más suave, pero pierde mucho en KIEV. Para mejorar el "canal" de 4, la mayoría de las veces se distribuye en dos pisos: un par de cuchillas debajo y otro par, girado 90 grados horizontalmente, encima de ellos. KIEV se conserva, y cargas laterales en la mecánica se debilita, pero la flexión aumenta un poco, y con un viento de más de 25 m / s, tal APU tiene un eje, es decir. sin un cojinete estirado por los muchachos sobre el rotor, "rompe la torre".

daria

El siguiente es el rotor Daria; KIEV - hasta 20%. Es aún más simple: las palas están hechas de una simple banda elástica sin ningún perfil. La teoría del rotor Darrieus aún no está bien desarrollada. Solo está claro que comienza a desenrollarse debido a la diferencia en la resistencia aerodinámica de la joroba y el bolsillo del cinturón, y luego se vuelve como uno de alta velocidad, formando su propia circulación.

El par es pequeño, y en las posiciones iniciales del rotor paralelas y perpendiculares al viento, no existe tal cosa, por lo que la autopromoción solo es posible con un número impar de palas (¿alas?).

El rotor Darrieus tiene dos malas cualidades más. En primer lugar, durante la rotación, el vector de empuje de la pala describe una revolución completa en relación con su foco aerodinámico, y no de forma suave, sino con sacudidas. Por lo tanto, el rotor Darrieus rompe rápidamente su mecánica incluso con viento plano.

En segundo lugar, Daria no solo hace ruido, sino que grita y chilla, hasta el punto de que la cinta se rompe. Esto se debe a su vibración. Y cuantas más cuchillas, más fuerte es el rugido. Entonces, Daria, si lo hacen, entonces dos cuchillas, de costosas y de alta resistencia. materiales absorbentes de sonido(fibra de carbono, mylar), y para la promoción en medio del mástil, se coloca un pequeño avión.

ortogonal

En pos. 3 - Rotor vertical ortogonal con palas perfiladas. Ortogonal porque las alas sobresalen verticalmente. La transición de la BC a la ortogonal se ilustra en la Fig. izquierda.

El ángulo de instalación de las palas con respecto a la tangente al círculo, tocando los focos aerodinámicos de las alas, puede ser positivo (en la figura) o negativo, según la fuerza del viento. A veces, las palas se hacen giratorias y se colocan válvulas de viento sobre ellas, sujetando automáticamente el alfa, pero tales estructuras a menudo se rompen.

El cuerpo central (azul en la figura) le permite llevar el KIEV a casi el 50% En un ortogonal de tres palas, debe tener forma de triángulo en la sección con lados ligeramente convexos y esquinas redondeadas, y con una mayor número de cuchillas, un simple cilindro es suficiente. Pero la teoría de la ortogonal cantidad óptima blades da sin ambigüedad: debe haber exactamente 3 de ellos.

Ortogonal se refiere a molinos de viento de alta velocidad con OSS, es decir, necesariamente requiere promoción durante la puesta en marcha y después de la calma. De acuerdo con el esquema ortogonal, se producen APU en serie sin mantenimiento con una potencia de hasta 20 kW.

helicoide

Rotor helicoidal o rotor Gorlov (pos. 4): una especie de ortogonal que proporciona una rotación uniforme; un ortogonal con alas rectas "rasga" solo un poco más débil que un avión de dos palas. La flexión de las palas a lo largo del helicoide evita la pérdida de KIEV por su curvatura. Aunque la pala curva rechaza parte del caudal sin utilizarlo, también arrastra una parte hacia la zona de mayor velocidad lineal, compensando las pérdidas. Los helicoides se usan con menos frecuencia que otros molinos de viento, porque. debido a la complejidad de la fabricación, resultan más caros que sus equivalentes de igual calidad.

barril-barril

Para 5 pos. – Rotor tipo BC rodeado por un álabe guía; su esquema se muestra en la fig. a la derecha. Rara vez se encuentra en el diseño industrial, tk. la costosa adquisición de tierras no compensa el aumento de la capacidad, y el consumo de materiales y la complejidad de la producción son altos. Pero un aficionado al bricolaje que le teme al trabajo ya no es un maestro, sino un consumidor, y si no se necesitan más de 0,5-1,5 kW, entonces para él un "barril-barril" es un dato:

• Este tipo de rotor es absolutamente seguro, silencioso, no genera vibraciones y se puede instalar en cualquier lugar, incluso en un parque infantil.
• Doble el "canal" de galvanizado y suelde el marco de las tuberías: el trabajo no tiene sentido.
• La rotación es absolutamente uniforme, las partes mecánicas se pueden tomar de las más baratas o de la basura.
• Sin miedo a los huracanes: el viento demasiado fuerte no puede empujar el "barril"; un capullo de vórtice aerodinámico aparece a su alrededor (aún encontraremos este efecto).
• Y lo más importante, dado que la superficie de la "garra" es varias veces más grande que la del rotor en el interior, KIEV puede ser una superunidad, y el par a 3 m / s en un "barril" de tres metros de diámetro es tal que un generador de 1 kW con carga máxima, como se dice que es mejor no crisparse.

Vídeo: aerogenerador Lenz

En los años 60 en la URSS, E. S. Biryukov patentó una APU de carrusel con KIEV 46%. Un poco más tarde, V. Blinov logró el 58% del diseño según el mismo principio de KIEV, pero no hay datos sobre sus pruebas. Y el personal de la revista Inventor and Rationalizer llevó a cabo pruebas a gran escala de las Fuerzas Armadas de Biryukov. Un rotor de dos pisos con un diámetro de 0,75 m y una altura de 2 m, con viento fresco, hizo girar un generador asíncrono de 1,2 kW a plena potencia y soportó 30 m/s sin romperse. Los dibujos de la APU Biryukov se muestran en la fig.

1. rotor de techo galvanizado;
2. rodamiento de bolas de doble hilera autoalineable;
3. cubiertas - cable de acero de 5 mm;
4. semieje - tubo de acero con un espesor de pared de 1,5-2,5 mm;
5. palancas de control de velocidad aerodinámica;
6. cuchillas de control de velocidad: madera contrachapada o lámina de plástico de 3-4 mm;
7. varillas de control de velocidad;
8. carga del controlador de velocidad, su peso determina la velocidad;
9. polea motriz: rueda de bicicleta sin neumático con cámara;
10. cojinete de empuje - cojinete de empuje;
11. polea conducida - polea de generador normal;
12. generador.

Biryukov recibió varios certificados de derechos de autor para su APU. Primero, preste atención a la sección del rotor. Al acelerar, funciona como un sol, creando un gran par de arranque. A medida que gira, se crea un cojín de vórtice en los bolsillos exteriores de las cuchillas. Desde el punto de vista del viento, las palas se perfilan y el rotor se convierte en un ortogonal de alta velocidad, cambiando el perfil virtual según la fuerza del viento.

En segundo lugar, el canal perfilado entre las palas en el rango de velocidad de operación funciona como un cuerpo central. Si el viento aumenta, también se crea un colchón de vórtice, que va más allá del rotor. Hay el mismo capullo de vórtice que alrededor de la APU con una paleta guía. La energía para su creación se toma del viento y ya no es suficiente para romper el molino de viento.

En tercer lugar, el controlador de velocidad está diseñado principalmente para la turbina. Mantiene su velocidad óptima desde el punto de vista de KIEV. Y la frecuencia óptima de rotación del generador la proporciona la elección de la relación de transmisión de la mecánica.

Nota: después de las publicaciones en el IR de 1965, las Fuerzas Armadas de Biryukov desaparecieron en el olvido. El autor no esperó una respuesta de las autoridades. El destino de muchos inventos soviéticos. Dicen que algunos japoneses se hicieron multimillonarios leyendo regularmente revistas técnicas populares soviéticas y patentando todo lo que merecía atención.

Lopatniki

Como dices, según los clásicos, un aerogenerador horizontal con rotor de palas es el mejor. Pero, en primer lugar, necesita un viento estable, al menos de fuerza media. En segundo lugar, el diseño para un aficionado al bricolaje está plagado de muchas trampas, por lo que a menudo el fruto de un trabajo arduo y prolongado ilumina el baño, el pasillo o el porche en el mejor de los casos, o incluso resulta que solo puede relajarse. .

De acuerdo con los diagramas de la Fig. considerar con más detalle; posiciones:

• Higo. PERO:

1. álabes del rotor;
2. generador;
3. marco del generador;
4. veleta de protección (pala de huracán);
5. colector de corriente;
6. chasis;
7. nodo rotatorio;
8. veleta de trabajo;
9. mástil;
10. abrazadera para obenques.

• Higo. B, vista superior:

1. veleta de protección;
2. veleta de trabajo;
3. regulador de tensión del resorte de la veleta de protección.

• Higo. G, colector actual:

1. colector con llantas de anillo continuo de cobre;
2. cepillos de cobre y grafito con resorte.

Nota: La protección contra huracanes para una hoja horizontal con un diámetro de más de 1 m es absolutamente necesaria porque. no es capaz de crear un capullo de vórtice a su alrededor. Con tamaños más pequeños es posible lograr una resistencia del rotor de hasta 30 m/s con palas de propileno.

Entonces, ¿dónde estamos esperando "tropezar"?

cuchillas

Esperar lograr una potencia en el eje del generador de más de 150-200 W en palas de cualquier envergadura, cortadas de un tubo de plástico de paredes gruesas, como se aconseja a menudo, es la esperanza de un aficionado desesperado. Una hoja de una tubería (a menos que sea tan gruesa que se use simplemente como pieza en bruto) tendrá un perfil segmentario, es decir, su parte superior, o ambas superficies serán arcos de un círculo.

Los perfiles de segmento son adecuados para medios incompresibles, como hidroalas o palas de hélice. Para gases, se necesita un álabe de perfil y paso variable, para un ejemplo, ver Fig .; palmo - 2 m Este será un producto complejo y lento que requiere cálculos minuciosos en teoría completa, soplando en la tubería y pruebas de campo.

Generador

Cuando el rotor está montado directamente sobre su eje, el cojinete estándar pronto se romperá; no hay una carga igual en todas las palas de los molinos de viento. Necesitamos un eje intermedio con un cojinete de soporte especial y una transmisión mecánica de este al generador. Para molinos de viento grandes, se toma un rodamiento de doble hilera autoalineable; en mejores modelos- tres niveles, Fig. D en la fig. arriba. Esto permite que el eje del rotor no solo se doble ligeramente, sino que también se mueva ligeramente de lado a lado o de arriba a abajo.

Nota: Tomó alrededor de 30 años desarrollar un cojinete de empuje para la APU tipo EuroWind.

veleta de emergencia

El principio de su funcionamiento se muestra en la Fig. B. El viento, intensificándose, presiona sobre la pala, el resorte se estira, el rotor se deforma, su velocidad disminuye y al final se vuelve paralelo al flujo. Todo parece estar bien, pero - fue suave en el papel...

En un día ventoso, intente sostener la tapa de agua hervida o una olla grande por el asa paralela al viento. Solo tenga cuidado: la pieza de hierro inquieta puede golpear la fisonomía y romper la nariz, cortar el labio e incluso sacar el ojo.

El viento plano ocurre solo en cálculos teóricos y, con suficiente precisión para la práctica, en túneles de viento. En realidad, los molinos de viento de un huracán con una pala de huracán distorsionan más que los completamente indefensos. Aún así, es mejor cambiar las cuchillas deformadas que hacer todo de nuevo. A plantas industriales- otra cosa. Allí, el paso de las palas, para cada uno individualmente, monitorea y regula la automatización bajo el control de la computadora de a bordo. Y están hechos de materiales compuestos de alta resistencia, no de tuberías de agua.

colector de corriente

Este es un nodo con servicio regular. Cualquier ingeniero eléctrico sabe que el colector con cepillos debe limpiarse, lubricarse y ajustarse. Y el mástil es de una tubería de agua. No te subirás, una vez al mes o dos tendrás que tirar todo el molino de viento al suelo y luego levantarlo de nuevo. ¿Cuánto tiempo durará de tal "prevención"?

Video: generador eólico de palas + panel solar para suministro de energía a la casa de campo

mini y micro

Pero a medida que disminuye el tamaño de la hoja, la dificultad disminuye con el cuadrado del diámetro de la rueda. Ya es posible fabricar una APU de hoja horizontal por sí sola para una potencia de hasta 100 W. 6 cuchillas serán óptimas. Con más palas, el diámetro del rotor, diseñado para la misma potencia, será menor, pero será difícil fijarlas firmemente al buje. Los rotores con menos de 6 palas se pueden ignorar: uno de 2 palas de 100 W necesita un rotor de 6,34 m de diámetro, y uno de 4 palas de la misma potencia necesita 4,5 m. Para uno de 6 palas, la relación potencia-diámetro se expresa de la siguiente manera:

• 10 W - 1,16 m.
• 20 W - 1,64 m.
• 30W - 2m.
• 40 W - 2,32 m.
• 50 W - 2,6 m.
• 60 W - 2,84 m.
• 70 W - 3,08 m.
• 80 W - 3,28 m.
• 90 W - 3,48 m.
• 100 W - 3,68 m.
• 300 W - 6,34 m.

Será óptimo contar con una potencia de 10-20 vatios. En primer lugar, una pala de plástico con una luz de más de 0,8 m no resistirá vientos de más de 20 m/s sin medidas de protección adicionales. En segundo lugar, con una envergadura de pala de hasta los mismos 0,8 m, la velocidad lineal de sus extremos no excederá la velocidad del viento en más de tres veces, y los requisitos para perfilar con torsión se reducen en órdenes de magnitud; aquí el "canal" con un perfil segmentado de una tubería ya funcionará de manera bastante satisfactoria, pos. B en la fig. Y 10-20 W proporcionarán energía a la tableta, recargarán el teléfono inteligente o encenderán la bombilla del ama de llaves.

A continuación, elija un generador. Un motor chino es perfecto: un cubo de rueda para bicicletas eléctricas, pos. 1 en la fig. Su potencia como motor es de 200-300 vatios, pero en modo generador dará hasta unos 100 vatios. ¿Pero nos encajará en términos de facturación?

El factor de velocidad z para 6 palas es 3. La fórmula para calcular la velocidad de rotación bajo carga es N = v / l * z * 60, donde N es la velocidad de rotación, 1 / min, v es la velocidad del viento y l es la circunferencia del rotor. Con una envergadura de pala de 0,8 my un viento de 5 m/s, obtenemos 72 rpm; a 20 m/s - 288 rpm. Una rueda de bicicleta también gira aproximadamente a la misma velocidad, por lo que quitaremos nuestros 10-20 vatios de un generador que puede dar 100. Puede poner el rotor directamente en su eje.

Pero aquí surge el siguiente problema: después de haber gastado mucho trabajo y dinero, al menos en un motor, obtuvimos ... ¡un juguete! ¿Qué es 10-20, bueno, 50 vatios? Y un molino de viento con aspas que puede alimentar al menos un televisor no se puede hacer en casa. ¿Es posible comprar un minigenerador eólico listo para usar y no costará menos? Todavía lo más posible, e incluso lo más barato, ver pos. 4 y 5. Además, también será móvil. Póngalo en un tocón y úselo.

La segunda opción es si en algún lugar hay un motor paso a paso de una unidad vieja de 5 u 8 pulgadas, o de una unidad de papel o carro de una impresora de matriz de puntos o de inyección de tinta inutilizable. Puede funcionar como un generador, y conectarle un rotor de carrusel de latas (pos. 6) es más fácil que ensamblar una estructura como la que se muestra en la pos. 3.

En general, según las "cuchillas", la conclusión es inequívoca: hecho en casa, más bien para hacer que el corazón esté contento, pero no para una eficiencia energética real a largo plazo.

Video: el generador de viento más simple para la iluminación de la dacha.

veleros

El generador de viento de vela se conoce desde hace mucho tiempo, pero los paneles blandos de sus palas (ver Fig.) comenzaron a fabricarse con la llegada de telas y películas sintéticas resistentes al desgaste de alta resistencia. Los molinos de viento multipala con velas rígidas están ampliamente distribuidos en todo el mundo como accionamiento de bombas automáticas de baja potencia, pero sus datos técnicos son incluso inferiores a los de los carruseles.

Sin embargo, una vela suave como el ala de un molino de viento, al parecer, no era tan simple. No se trata de la resistencia al viento (los fabricantes no limitan la velocidad máxima permitida del viento): los navegantes-veleros ya saben que es casi imposible que el viento rompa el panel de una bermuda. Más bien, la escota se rasgará, o el mástil se romperá, o todo el barco hará un "giro excesivo". Se trata de energía.

Desafortunadamente, no se pueden encontrar los datos de prueba exactos. Con base en los comentarios de los usuarios, fue posible compilar dependencias "sintéticas" para la turbina eólica VEU-4.380/220.50 fabricada en Taganrog con un diámetro de rueda de viento de 5 m, un peso de cabeza de viento de 160 kg y una velocidad de rotación de hasta 40 1 minuto; se muestran en la Fig.

Por supuesto, no puede haber garantías de 100% de confiabilidad, pero aun así está claro que aquí no huele a un modelo mecánico plano. De ninguna manera una rueda de 5 metros con viento plano de 3 m/s puede dar alrededor de 1 kW, a 7 m/s llegar a una meseta en potencia y luego mantenerla hasta una fuerte tormenta. Los fabricantes, por cierto, declaran que los 4 kW nominales se pueden obtener a 3 m / s, pero cuando los instalan de acuerdo con los resultados de los estudios de aerología locales.

Tampoco se encuentra teoría cuantitativa; Las explicaciones de los desarrolladores son ininteligibles. Sin embargo, dado que la gente compra turbinas eólicas Taganrog y funcionan, queda por suponer que la circulación cónica declarada y el efecto de propulsión no son ficción. En cualquier caso, son posibles.

Entonces, resulta que, ANTES del rotor, de acuerdo con la ley de conservación del momento, también debería surgir un vórtice cónico, pero en expansión y lento. Y tal embudo impulsará el viento hacia el rotor, su superficie efectiva resultará ser más barrido, y KIEV, sobre la unidad.

Las mediciones de campo del campo de presión frente al rotor, al menos con un aneroide doméstico, podrían arrojar luz sobre esta cuestión. Si resulta ser más alto que de lado a lado, entonces, de hecho, las APU de navegación funcionan como un escarabajo vuela.

Generador casero

De lo anterior, está claro que es mejor para los aficionados al bricolaje tomar verticales o veleros. Pero ambos son muy lentos, y la transferencia a un generador de alta velocidad es trabajo adicional, costos adicionales y pérdidas. ¿Es posible hacer usted mismo un generador eléctrico eficiente de baja velocidad?

Sí, puede, en imanes de aleación de niobio, los llamados. superimanes El proceso de fabricación de las piezas principales se muestra en la Fig. Bobinas: cada una de 55 vueltas de alambre de cobre de 1 mm en aislamiento de esmalte de alta resistencia resistente al calor, PEMM, PETV, etc. La altura de los devanados es de 9 mm.

Observe los chaveteros en las mitades del rotor. Deben disponerse de forma que los imanes (se pegan al circuito magnético con epoxi o acrílico) después del montaje converjan con polos opuestos. Los "panqueques" (circuitos magnéticos) deben estar hechos de un ferroimán magnéticamente suave; el acero estructural normal servirá. El grosor de los "panqueques" es de al menos 6 mm.

De hecho, es mejor comprar imanes con un eje y apretarlos con tornillos; los superimanes son atraídos con una fuerza terrible. Por la misma razón, se coloca un espaciador cilíndrico de 12 mm de altura en el eje entre los "panqueques".

Los devanados que componen las secciones del estator están conectados de acuerdo con los esquemas que también se muestran en la fig. Los extremos soldados no deben estirarse, sino que deben formar bucles, de lo contrario, el epoxi, que se llenará con el estator, puede romper los cables cuando se endurece.

El estator se funde en el molde con un espesor de 10 mm. No es necesario centrar y equilibrar, el estator no gira. El espacio entre el rotor y el estator es de 1 mm en cada lado. El estator en la carcasa del generador debe fijarse de forma segura no solo contra el desplazamiento a lo largo del eje, sino también contra el giro; un fuerte campo magnético con una corriente en la carga la jalará.

Video: generador de molino de viento de bricolaje

Conclusión

¿Y qué tenemos al final? El interés por las "palas" se explica más por su espectacular aspecto que por el rendimiento real en actuaciones caseras ya baja potencia. Una APU de carrusel hecha a sí misma proporcionará energía "en espera" para cargar la batería de un automóvil o alimentar una casa pequeña.

Pero con las APU de navegación, los maestros con vena creativa deberían experimentar, especialmente en una versión mini, con una rueda de 1-2 m de diámetro. Si las suposiciones de los desarrolladores son correctas, será posible eliminar todos sus 200-300 vatios utilizando el motor generador chino descrito anteriormente.

andrey dijo:

Gracias por su consulta gratuita ... Y los precios "de las empresas" no son realmente caros, y creo que los artesanos del interior podrán hacer generadores como el suyo. Y las baterías Li-po se pueden pedir a China, los inversores en Chelyabinsk son muy buenos (con un seno suave) Y las velas, las palas o los rotores son otra razón para el vuelo de los pensamientos de nuestros hábiles hombres rusos.

Iván dijo:

pregunta:
Para molinos de viento con eje vertical (posición 1) y la opción “Lenz”, es posible agregar detalle adicional- un impulsor, expuesto al viento, y cubriendo el lado inútil de él (que va hacia el viento). Es decir, el viento no frenará la pala, sino esta “pantalla”. Embocadura a favor del viento con una “cola” situada detrás del propio aerogenerador por debajo y por encima de las palas (crestas). Leí el artículo y nació una idea.

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¡El viento es energía gratis! Así que vamos a usarlo para fines personales. Si la creación de un parque eólico en escala industrial esto es muy caro, porque además del generador hay que hacer una serie de estudios y cálculos, el estado no corre con esos gastos, y los inversionistas en los países antigua URSS- por alguna razón no causa mucho interés. Luego, en privado, puede hacer un mini molino de viento para sus propias necesidades. Debe entenderse que el proyecto de convertir su hogar a energía alternativa es una empresa muy costosa.

Como ya se mencionó: debe realizar observaciones y cálculos a largo plazo para elegir la proporción óptima de los tamaños de la rueda de viento y el generador, adecuada para su clima, rosa de los vientos y velocidad media anual del viento.

La eficiencia de una planta de energía eólica dentro de la misma región puede diferir significativamente, esto se debe al hecho de que el movimiento del viento depende no solo de zona climática sino también en el terreno.

Sin embargo, puedes averiguar qué es la energía eólica con costo mínimo mediante el montaje de una instalación económica para alimentar una carga de baja potencia, como un teléfono inteligente, bombillas o una radio. Con el enfoque correcto, puede proporcionar electricidad pequeña casa o zona de cabañas.

Veamos cómo puedes hacer la turbina eólica más simple con tus propias manos.

Molinos de viento de baja potencia de medios improvisados.

El enfriador de la computadora es un motor sin escobillas, que en su forma original no tiene valor práctico.

Necesita ser rebobinado, ya que en el original los devanados están conectados de forma inapropiada. Bobinado de bobinas alternativamente:

Agujas del reloj;

En sentido anti-horario;

Agujas del reloj;

En sentido anti-horario.

Debe conectar bobinas adyacentes en serie, o mejor aún, enrollarlo con una pieza de alambre, moviéndose de una ranura a otra. En este caso, elija arbitrariamente el grosor del cable, sería mejor enrollar tantas vueltas como sea posible, y esto es posible cuando se usa el cable más delgado.

El voltaje de salida de dicho generador será variable, y su valor dependerá de la velocidad (velocidad del viento), instale un puente de diodos de diodos Schottky para enderezarlo a una constante, los diodos ordinarios servirán, pero será peor, porque . el voltaje caerá de 1 a 2 voltios.

Digresión lírica, un poco de teoría

Recuerde que el valor de la EMF es:

donde L es la longitud del conductor colocado en un campo magnético; V es la velocidad de rotación del campo magnético;

Al actualizar el generador, solo puede influir en la longitud del conductor, es decir, la cantidad de vueltas de cada una de las bobinas. El número de vueltas determina el voltaje de salida y el grosor del cable, la carga de corriente máxima.

En la práctica, es imposible influir en la velocidad del viento. Sin embargo, también hay una salida a esta situación, si conoce la velocidad del viento típica de su área, puede diseñar un tornillo adecuado para un aerogenerador, así como una caja de cambios o transmisión por correa, para proporcionar la velocidad suficiente para generar el voltaje requerido.

IMPORTANTE:¡Más rápido no significa mejor! Si la velocidad de rotación del generador eólico es demasiado alta, su recurso se reducirá, las propiedades lubricantes de los bujes o cojinetes del rotor se deteriorarán y se atascarán, y lo más probable es que se rompa el aislamiento del devanado en el generador. ocurrir

El generador consta de:

Aumentamos la potencia del generador desde un enfriador de computadora.

En primer lugar, cuantas más aspas y más diámetro de rueda, mejor, así que eche un vistazo más de cerca a los enfriadores de 120 mm.

En segundo lugar, ya hemos dicho que el voltaje también depende del campo magnético, el caso es que los generadores industriales Alto Voltaje tienen devanados de excitación y baja potencia - imanes fuertes. Los imanes en el enfriador son extremadamente débiles y no le permiten obtener buenos resultados del generador, y el espacio entre el rotor y el estator es muy grande, alrededor de 1 mm, y esto es con imanes ya débiles.

La solución a este problema es cambiar radicalmente el diseño del generador. Más bien, solo se requiere un impulsor del enfriador; un motor de una impresora o cualquier otro electrodoméstico puede usarse como generador. Los más comunes son los motores de escobillas con excitación de imanes permanentes.

Como resultado, se verá así.

La potencia de dicho generador es suficiente para alimentar los LED, la radio. No será suficiente recargar el teléfono, el teléfono mostrará el proceso de carga, pero la corriente será extremadamente pequeña, hasta 100 amperios, con un viento de 5 a 10 metros por segundo.

Motores paso a paso como generador de viento

Un motor paso a paso se encuentra muy a menudo en computadoras y electrodomésticos, en varios reproductores, unidades de disquete (los modelos antiguos de 5.25 "son interesantes), impresoras (especialmente matriz de puntos), escáneres, etc.

Estos motores sin alteraciones pueden funcionar como generador, son un rotor con imanes permanentes, y un estator con devanados, en la figura se muestra un diagrama de conexión típico de un motor paso a paso en modo generador.

El circuito cuenta con un estabilizador lineal de 5 voltios, tipo L7805, que te permitirá conectar de forma segura teléfonos móviles a dicho molino de viento para cargarlos.

La foto muestra un generador de un motor paso a paso con cuchillas instaladas.

El motor en un caso particular con 4 cables de salida, el diagrama es acorde para ello. Un motor de tales dimensiones en modo generador produce aproximadamente 2 W en viento flojo (velocidad del viento de unos 3 m/s) y 5 m/s en fuerte (hasta 10 m/s).

Por cierto, aquí hay un circuito similar con un diodo zener, en lugar de L7805. Le permite cargar baterías de iones de litio.

Refinamiento de un molino de viento casero.

Para que el generador funcione de manera más eficiente, debe hacer un vástago guía y fijarlo de forma móvil en el mástil. Entonces, cuando cambie la dirección del viento, cambiará la dirección del aerogenerador. Entonces surge el siguiente problema: el cable que va del generador al consumidor se enrollará alrededor del mástil. Para resolver esto, debe proporcionar un contacto móvil. Una solución preparada se vende en Ebay y Aliexpress.

Los tres cables inferiores están inmóviles bajando, y el haz de cables superior es móvil, se instala un contacto deslizante o un mecanismo de cepillo en el interior. Si no tiene la oportunidad de comprar, sea inteligente e inspírese en la decisión de los diseñadores del automóvil Zhiguli, es decir, la implementación del contacto móvil del botón de señal en el volante, y haga algo similar. O use la almohadilla de contacto del hervidor eléctrico.

Al conectar los conectores, obtienes un contacto móvil.

Potente generador de viento de medios improvisados.

Para obtener más potencia, puede utilizar dos opciones:

1. Generador de un destornillador (10-50 W);

Solo necesitas un motor de un destornillador, la opción es similar a la anterior, puedes usar las aspas del ventilador como un tornillo, esto aumentará la potencia final de tu instalación.

Aquí hay un ejemplo de tal proyecto:

Preste atención a cómo se implementa aquí una sobremarcha de engranajes: el eje del generador de viento está ubicado en una tubería, en su extremo hay un engranaje que transmite la rotación a un engranaje más pequeño montado en el eje del motor. También se produce un aumento en la velocidad del motor en las turbinas eólicas industriales. Los reductores se utilizan en todas partes.

Sin embargo, en un entorno casero, fabricar una caja de cambios se convierte en un gran problema. Puede quitar la caja de engranajes de la herramienta eléctrica, se necesita allí para reducir la alta velocidad en el eje del motor colector a la velocidad normal del mandril en el taladro o el disco de la amoladora:

El taladro tiene una caja de cambios planetaria;

Instalado en la amoladora caja de cambios angular(será útil para la instalación de algunas instalaciones y reducir la carga de la cola del aerogenerador);

Caja de cambios de un taladro manual.

Esta versión de un aerogenerador casero ya puede cargar baterías de 12 V, pero se necesita un convertidor para generar la corriente y el voltaje de carga. Esta tarea se puede simplificar mediante el uso de un generador de automóviles.

La ventaja de dicho generador es la capacidad de usarlo para cargar baterías de automóviles; en principio, está destinado a esto. Los autogeneradores tienen un relé regulador de voltaje incorporado, lo que elimina la necesidad de comprar estabilizadores o convertidores adicionales.

Sin embargo, los automovilistas saben que en ralentí bajo, aproximadamente 500-1000 rpm, la potencia de dicho generador es pequeña y no proporciona la corriente adecuada para cargar la batería. Esto lleva a la necesidad de conectarse a la rueda de viento a través de una caja de cambios o transmisión por correa.

Puede ajustar el número de revoluciones a velocidades de viento que son normales para sus latitudes seleccionando una relación de transmisión o usando una rueda de viento diseñada adecuadamente.

Consejos útiles

Quizás el diseño de mástil de molino de viento más conveniente para la repetición se muestra en la imagen. Dicho mástil se estira sobre cables fijados a soportes en el suelo, lo que garantiza la estabilidad.

Importante: La altura del mástil debe ser lo más alta posible, aproximadamente 10 metros. En altitudes más altas, el viento es más fuerte porque no hay obstáculos en forma de estructuras de suelo, colinas y árboles. Nunca instale un generador de viento en el techo de su casa. Las vibraciones resonantes de las estructuras de sujeción pueden provocar la destrucción de sus paredes.

Cuide la confiabilidad del mástil portador, porque el diseño de un molino de viento basado en dicho generador es significativamente más pesado y ya es una solución bastante seria que puede proporcionar un suministro de energía autónomo a la cabaña con conjunto mínimo electrodomésticos. Los dispositivos que funcionan con 220 voltios pueden alimentarse desde un inversor de 12-220 V. La versión más común de dicho inversor es.

Es mejor usar generadores diesel, incl. camiones, porque están diseñados para trabajar a bajas velocidades. En promedio, el motor diesel de un camión grande funciona entre 300 y 3500 rpm.

Los generadores modernos dan 12 o 24 voltios, y una corriente de 100 amperios se ha vuelto normal desde hace mucho tiempo. Después de realizar cálculos simples, puede determinar que dicho generador le dará un máximo de hasta 1 kW de potencia, y un generador de un Zhiguli (12 V 40-60 A) 350-500 W, que ya es bastante figura decente.

¿Qué debería ser una rueda de viento para una turbina eólica casera?

Mencioné en el texto que la rueda de viento debe ser grande y gran cantidad cuchillas, de hecho no lo es. Esta afirmación era cierta para aquellos microgeneradores que no pretenden ser máquinas eléctricas serias, sino especímenes de familiarización y ocio.

De hecho, el diseño, cálculo y creación de un aerogenerador es una tarea muy difícil. La energía eólica se utilizará de forma más racional si se hace con mucha precisión y se visualiza perfectamente el perfil “aviación”, mientras que debe instalarse con ángulo mínimo al plano de giro de la rueda.

La potencia real de las ruedas de viento con el mismo diámetro y diferente número de palas es la misma, la diferencia está solo en la velocidad de su rotación. Cuantas menos alas, más revoluciones por minuto, con el mismo viento y diámetro. Si va a lograr las máximas RPM, debe montar las alas con la mayor precisión posible con un ángulo mínimo con respecto al plano de su rotación.

Echa un vistazo a la tabla del libro de 1956 "Granja eólica casera" ed. DOSAAF Moscú. Muestra la relación entre el diámetro de la rueda, la potencia y las rpm.

En casa, estos cálculos teóricos son de poca utilidad, los aficionados hacen ruedas de viento con medios improvisados, usan:

• hojas de metal;

  Tuberías de plástico para alcantarillado.

Puede ensamblar una rueda de viento de 2-4 palas de alta velocidad con sus propias manos desde tuberías de alcantarillado, excepto que necesita una sierra para metales o cualquier otra herramienta para cortar. El uso de estas tuberías se debe a su forma, después del corte tienen una forma cóncava, lo que garantiza una alta capacidad de respuesta a los flujos de aire.

Después del recorte, se fijan con PERNOS en una pieza en blanco de metal, textolita o madera contrachapada. Si lo va a hacer con madera contrachapada, es mejor pegar y torcer varias capas de madera contrachapada en ambos lados con tornillos, entonces podrá lograr la rigidez.

Aquí hay una idea para un impulsor de una pieza de dos palas para un generador de motor paso a paso.

conclusiones

Puede hacer una planta de energía eólica a partir de baja potencia - unidades de vatios, para alimentar a individuos Lámparas LED, balizas y equipos pequeños, a buenos valores de potencia en unidades de kilovatios, almacenar energía en una batería, utilizarla en su forma original o convertirla hasta 220 voltios. El costo de tal proyecto dependerá de tus necesidades, quizás el elemento más costoso sea el mástil y las baterías, puede estar en el rango de 300-500 dólares.

Las masas de aire tienen reservas inagotables de energía que la humanidad ha utilizado desde viejos tiempos. Básicamente, la fuerza del viento aseguraba el movimiento de los barcos a vela y el funcionamiento de los molinos de viento. Después de la invención máquinas de vapor esta especie la 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. Todavía no se utilizan ampliamente 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 improvisados. En el futuro, se utilizan como fuentes principales o auxiliares de electricidad.

La teoría de un molino de viento ideal

Esta teoría fue desarrollada en diferente tiempo 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 el factor de utilización de la energía eólica por parte de un molino de viento 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 mas obras posteriores otro profesor - Sabinin G.Kh. el valor corregido del coeficiente fue 0,687.

Según las teorías desarrolladas, una rueda de viento ideal debería 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.
• Resistencia de perfil cero de las alas en presencia de circulación constante a lo largo de las palas.
• Toda la superficie de barrido del molino de viento tiene una velocidad constante de flujo de aire perdido en la rueda.
• La tendencia de la velocidad angular al infinito.

Selección de aerogeneradores

Al elegir un modelo de aerogenerador para una casa privada, se debe tener en cuenta potencia requerida, que asegura el funcionamiento de los instrumentos y equipos, teniendo en cuenta el horario y la frecuencia de encendido. Se determina mediante la medición mensual de la energía eléctrica consumida. Además, el valor de la potencia se puede determinar de acuerdo con las características técnicas de los consumidores.

También hay que tener en cuenta que la alimentación de todos los aparatos eléctricos no se realiza directamente desde el aerogenerador, sino desde el inversor y un juego de baterías. Así, un generador con una potencia de 1 kW es capaz de asegurar el normal funcionamiento de las baterías que alimentan el inversor de cuatro kilovatios. En consecuencia, los electrodomésticos de similar capacidad cuentan con electricidad en en su totalidad. Gran importancia tiene la elección correcta de baterías. Se debe prestar especial atención a parámetros como la corriente de carga.

A la hora de elegir un diseño de aerogenerador, se tienen en cuenta los siguientes factores:

• La dirección de rotación de la rueda de viento es vertical u horizontal.
• La forma de las palas para el ventilador puede ser en forma de vela, con superficie recta o curva. En algunos casos, se utilizan opciones combinadas.
• Material para cuchillas y tecnología de su fabricación.
• Colocación de aspas de ventilador con diferentes pendientes en relación con el flujo de aire que pasa.
• El número de aspas incluidas en el ventilador.
• La potencia requerida transferida desde la turbina eólica al generador.

Además, es necesario tener en cuenta la velocidad media anual del viento para una determinada zona, especificada en el servicio meteorológico. No es necesario especificar la dirección del viento, ya que los diseños modernos de turbinas eólicas giran independientemente en la otra dirección.

Para la mayoría de las áreas Federación Rusa la mayoría la mejor opción habrá una orientación horizontal del eje de rotación, la superficie de las palas es cóncava curva, bajo la cual fluye el flujo de aire ángulo agudo. La cantidad de energía extraída del viento se ve afectada por el área de la pala. Para una casa ordinaria, es suficiente un área de 1,25 m 2.

La velocidad de un aerogenerador depende del número de palas. Las turbinas eólicas con una pala giran más rápido. En tales diseños, se usa un contrapeso para equilibrar. También hay que tener en cuenta que a bajas velocidades del viento, por debajo de 3 m/s, los aerogeneradores se vuelven incapaces de tomar energía. Para que la unidad perciba un viento débil, el área de sus aspas debe aumentarse a al menos 2 m 2.

Cálculo de un aerogenerador

Antes de elegir un aerogenerador, es necesario determinar la velocidad y dirección del viento que son más características en el lugar de instalación previsto. Cabe recordar que el giro de las palas se inicia a una velocidad mínima del viento de 2 m/s. La máxima eficiencia se puede lograr cuando este indicador alcanza un valor de 9 a 12 m / s. Es decir, para proveer de electricidad a un pequeño Casa de vacaciones, necesitarás un generador con una potencia mínima de 1 kWh y 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 potencia generada por un aerogenerador. Es posible calcular con precisión las características de rendimiento de un modelo en particular utilizando las siguientes fórmulas:

1. 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).
2. Para calcular la instalación eléctrica por el diámetro del tornillo, se utiliza la fórmula: P \u003d 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).
3. Los cálculos más complejos tienen en cuenta la densidad del flujo de aire. Para estos fines, existe una fórmula: P \u003d ξ x π x R 2 x 0.5 x V 3 x ρ x η red x η gene, donde ξ es el coeficiente de uso de energía eólica (un valor sin medida), π = 3.14 , R - radio del rotor (m), V - velocidad del flujo de aire (m / s), ρ - densidad del aire (kg / m 3), η ed - eficiencia del reductor (%), η gen - eficiencia del generador (%).

Así, la electricidad producida por el aerogenerador aumenta cuantitativamente en una proporción cúbica con el aumento de la velocidad del flujo del viento. Por ejemplo, con un aumento de 2 veces en la velocidad del viento, la producción de energía cinética del rotor aumentará 8 veces.

A la hora de elegir un lugar para instalar un aerogenerador, es necesario dar preferencia a las zonas sin grandes edificios y árboles altos que crean una barrera al viento. La distancia mínima de los edificios residenciales es de 25 a 30 metros, de lo contrario, el ruido durante el trabajo creará inconvenientes e incomodidad. El rotor del aerogenerador debe estar situado a una altura superior a la de los edificios más cercanos en al menos 3-5 m.

Si no está previsto conectar una casa de campo a una red común, en este caso puede usar las opciones sistemas combinados. El funcionamiento del aerogenerador 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 de la turbina eólica, cada dispositivo está equipado con elementos similares como base. Todos los modelos tienen generadores, aspas hechas de varios materiales, ascensores que proporcionan el nivel de instalación deseado, así como baterías adicionales y un sistema de control electrónico. Las más sencillas de fabricar son las unidades de tipo rotativo o las estructuras axiales mediante imanes.

Opción 1. Diseño rotativo del aerogenerador.

El diseño de un aerogenerador rotativo utiliza dos, cuatro o más palas. Dichos generadores de viento no pueden proporcionar electricidad por completo a las grandes casas de campo. Se utilizan principalmente como fuente auxiliar de electricidad.

Dependiendo de la potencia calculada del molino de viento, se seleccionan materiales necesarios y accesorios:

• Alternador de coche de 12 voltios y batería de coche.
• Regulador de voltaje que convierte la corriente alterna de 12 a 220 voltios.
• Contenedor de gran tamaño. Una cubeta de aluminio o una olla de acero inoxidable funcionan mejor.
• Como cargador, puede usar el relé retirado del automóvil.
• Necesitará un interruptor de 12 V, una lámpara de carga con un controlador, pernos con tuercas y arandelas y abrazaderas de metal con juntas de goma.
• Un cable trifilar de sección mínima 2,5 mm 2 y un voltímetro convencional tomado de cualquier aparato de medida.

En primer lugar, el rotor se prepara a partir de la existente contenedor metalico- ollas o cubos. Se divide en cuatro partes iguales, se practican agujeros en los extremos de las líneas para facilitar la separación en partes componentes. Luego, el recipiente se corta con unas tijeras para metal o un molinillo. Las palas del rotor se cortan de los espacios en blanco resultantes. Todas las medidas deben verificarse cuidadosamente para verificar la conformidad dimensional, de lo contrario, el diseño no funcionará correctamente.

A continuación, se determina el lado de rotación de la polea del generador. Como regla general, gira en el sentido de las agujas del reloj, pero es mejor verificar esto. Después de eso, la parte del rotor se conecta al generador. Para evitar el desequilibrio en el movimiento del rotor, los orificios de montaje en ambos diseños deben ser simétricos.

Para aumentar la velocidad de rotación, los bordes de las cuchillas deben estar ligeramente doblados. A medida que aumenta el ángulo de flexión, la unidad giratoria percibirá los flujos de aire con mayor eficacia. Como cuchillas, no solo se utilizan elementos de un recipiente cortado, sino también partes individuales conectadas a una pieza en bruto de metal que tiene la forma de un círculo.

Después de unir el contenedor al generador, toda la estructura resultante debe instalarse completamente en el mástil mediante abrazaderas metálicas. Luego se monta y ensambla el cableado. Cada pin debe estar conectado a su propio conector. Después de la conexión, 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. Después de eso, el generador de viento puede ser operado.

Opción 2. Construcción axial de un aerogenerador mediante imanes.

Los molinos de viento axiales para el hogar son un diseño, uno de cuyos elementos principales son los imanes de neodimio. En términos de rendimiento, están significativamente por delante de las unidades rotativas convencionales.

El rotor es el elemento principal de todo el diseño del aerogenerador. Para su fabricación, el cubo de una rueda de automóvil completo con discos de freno es el más adecuado. La parte que estaba en funcionamiento debe estar preparada: limpiada de suciedad y óxido, cojinetes lubricados.

A continuación, debe distribuir y fijar 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 de la longitud. Incluso los imanes serán polos, están ubicados en todo el plano del disco, alternando uno. Luego se determinan los pros y los contras. Un imán toca alternativamente a los otros imanes en el disco. Si se atraen, entonces el polo es positivo.

Con un mayor número de polos, se deben observar ciertas reglas. En los generadores monofásicos, el número de polos es igual al número de imanes. Los generadores trifásicos tienen una relación de 4/3 entre imanes y polos y una relación de 2/3 entre polos y bobinas. La instalación de imanes se realiza perpendicular 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, entonces actuación el primero será algo peor que el segundo. Esto se debe a las fluctuaciones de gran amplitud en la red debido a la salida de corriente inestable. Por lo tanto, la vibración se produce en dispositivos monofásicos. En los diseños trifásicos, esta desventaja se compensa con las cargas de corriente de una fase a otra. Como resultado, siempre se garantiza un valor de potencia constante en la red. Debido a la vibración, la vida útil de los sistemas monofásicos es significativamente más corta 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 terminada en el mástil, en la que se sujeta el tornillo. El mástil en sí está sujeto con cables.

Palas de aerogeneradores

La eficiencia de las instalaciones de energía eólica depende en gran medida del diseño de las palas. En primer lugar, este es su número y tamaño, así como el material con el que se fabricarán las palas de la turbina eólica.

Factores que afectan el diseño de la hoja:

• Incluso el viento más débil puede poner en movimiento las largas palas. Sin embargo, demasiada longitud puede ralentizar la velocidad de la rueda de viento.
• Aumentar el número total de palas hace que la rueda de viento responda mejor. Es decir, cuantas más palas, mejor se inicia 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 afectan el nivel de ruido generado por el dispositivo.

El número de palas debe combinarse con el lugar de instalación de toda la estructura. En la más condiciones óptimas Las palas seleccionadas correctamente pueden garantizar la máxima eficiencia del generador eólico.

En primer lugar, debe determinar de antemano la potencia y la funcionalidad requeridas del dispositivo. Para fabricar correctamente un aerogenerador, es necesario estudiar posibles diseños, así como condiciones climáticas en que se utilizará.

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 aparatos y equipos que se encenderán simultáneamente con el funcionamiento del aerogenerador. Si necesita aumentar esta cifra, se recomienda utilizar varios inversores a la vez.

Generador eólico de bricolaje 24v - 2500 vatios

Hacemos un parque eólico con nuestras propias manos en nuestra casa particular. Familiaricémonos con los análogos industriales ya existentes en el mercado y con las obras de los artesanos.

La humanidad a lo largo de su desarrollo no deja de buscar fuentes de energías renovables baratas que puedan solucionar muchos problemas de abastecimiento energético. Una de estas fuentes es la energía eólica, para cuya conversión en energía eléctrica se han desarrollado aerogeneradores. plantas de energía(WPP), o, como se les llama más comúnmente, parques eólicos.

Cualquier persona, especialmente aquellas que tienen una casa particular o de campo, quisieran tener su propio aerogenerador que proporcione una vivienda asequible. energía eléctrica. Un obstáculo para esto es el alto costo de los diseños industriales de las turbinas eólicas y, en consecuencia, el período de amortización es demasiado largo para un propietario individual, por lo que no es rentable comprarlo. Una de las salidas puede ser la fabricación de un parque eólico con sus propias manos, que permite no solo reducir costos totales para su adquisición, sino también para distribuir estos costos en un período determinado, ya que el trabajo se lleva a cabo durante un tiempo bastante largo.

Para hacer un parque eólico es necesario determinar si las condiciones climáticas permiten el uso de la energía eólica como fuente permanente de energía. Después de todo, si el viento es raro en su área, no vale la pena comenzar la construcción de un parque eólico casero. Si todo va bien con el viento, conviene conocer las características climáticas generales y, en particular, la velocidad del viento, con su distribución en el tiempo. Conocer la velocidad del viento te permitirá elegir y realizar el diseño de un parque eólico con tus propias manos.

Tipos

Los parques eólicos de bricolaje se clasifican según la ubicación del eje de giro y existen:

• con disposición horizontal;
• con una posición vertical.

Las instalaciones de eje horizontal se denominan instalaciones tipo hélice y son las más utilizadas por su alta eficiencia. La desventaja de estas instalaciones es su diseño más complejo, lo que dificulta las opciones de fabricación casera, la necesidad de utilizar un mecanismo para seguir la dirección del viento y una gran dependencia del trabajo de la velocidad del viento - por regla general, estas instalaciones no no trabajar a bajas velocidades.

Más simples, sin pretensiones y ligeramente dependientes de la velocidad y la dirección del viento son las instalaciones con una disposición vertical del eje de trabajo: ortogonal con el rotor Darrieus y carrusel con el rotor Savonius. Su desventaja es una eficiencia muy baja, que es de alrededor del 15%.

La desventaja de ambos tipos de parques eólicos caseros es baja calidad electricidad generada, lo que requiere opciones costosas para compensar esta calidad: dispositivos estabilizadores, baterías, convertidores eléctricos. En su forma pura, la electricidad es apta sólo para uso en activo carga domestica- lámparas incandescentes y dispositivos de calefacción simples. La electricidad de esta calidad no es adecuada para alimentar electrodomésticos.

Elementos estructurales

Estructuralmente, independientemente de la ubicación del eje, un parque eólico completo hecho en casa debe constar de los siguientes elementos:

• un dispositivo para orientar el aerogenerador en la dirección del viento;
• una caja de cambios o multiplicador para transmitir la rotación de una turbina eólica a un generador;
• generador de CC;
• Cargador;
• batería de almacenamiento para el almacenamiento de energía eléctrica;
• Inversor para convertir CC a CA.

Características de la elección de la fuente actual.

Uno de los elementos complejos de un parque eólico es un generador. El más adecuado para el bricolaje es un motor de CC con un voltaje de funcionamiento de 60-100 voltios. Esta opción no requiere alteración y puede funcionar con equipos de carga de baterías de automóviles.

El uso de una fuente de voltaje automotriz se ve obstaculizado por el hecho de que su velocidad nominal es de aproximadamente 1800-2500 rpm, y ningún diseño de turbina eólica puede proporcionar tal velocidad con una conexión directa. En este caso, como parte de la instalación, es necesario proporcionar una caja de cambios o un multiplicador de un diseño adecuado para aumentar la velocidad de rotación en las dimensiones requeridas. Lo más probable es que este parámetro deba seleccionarse experimentalmente.

Una posible opción podría ser un motor de inducción reconstruido utilizando imanes de neodimio, pero este método requiere cálculos complejos y trabajo de torneado, lo que a menudo no es aceptable. trabajo casero. Existe una variante con conexión fase a fase a los devanados del motor de condensadores, cuya capacitancia se calcula en función de su potencia.

Fabricación

Teniendo en cuenta que la eficiencia de una central eléctrica con un eje horizontal tiene los mejores indicadores de eficiencia, y se supone que el suministro ininterrumpido de electricidad está garantizado por el almacenamiento de energía en batería, es preferible que la fabricación de bricolaje sea exactamente este tipo de aerogenerador, que consideraremos en el marco de este artículo.

Para hacer una planta de energía de este tipo con sus propias manos, necesitará la siguiente herramienta:

• máquina de soldadura por arco eléctrico;
• juego de llaves;
• un juego de brocas para metal;
• taladro eléctrico;
• sierra para metales o amoladora angular con disco de corte;
• pernos de 6 mm de diámetro con tuercas para fijar las palas a la polea y la lámina de aluminio al tubo cuadrado.

Para hacer un parque eólico con sus propias manos, necesitará los siguientes materiales:

• tubo de plástico de 150 mm, longitud de 600 mm;
• lámina de aluminio con un tamaño de 300x300 mm y un espesor de 2,0 - 2,5 mm;
• tubo cuadrado de metal de 80x40 mm y 1,0 m de largo;
• tubería con un diámetro de 25 mm y una longitud de 300 mm;
• tubería con un diámetro de 32 mm y una longitud de 4000-6000 mm;
• un hilo de cobre de longitud suficiente para conectar un motor eléctrico situado en un mástil de 6 m de longitud y la carga que alimentará esta fuente de corriente;
• motor CC 500 rpm;
• polea para un motor con un diámetro de 120-150 mm;
• batería de 12 voltios;
• relé de carga de batería de coche;
• Inversor de 12/220 voltios.

El proceso de fabricación de bricolaje se lleva a cabo en el siguiente orden:

Además, durante el funcionamiento de la instalación, puede ser necesario cambiar las dimensiones y la configuración de las palas, la relación de transmisión entre el aerogenerador y el generador: cada aerogenerador hecho con las propias manos es individual debido al uso de varios componentes y condiciones de formación del viento. Inicialmente, se recomienda un parque eólico para producir una pequeña potencia, sobre la cual se puede trabajar la información recibida sin invertir una gran cantidad de dinero.