איך להכין מחולל רוח במו ידיך?

גנרטור רוח לייצור חשמל הוא מקור חשמל שאין לו תחליף בו אין הרבה אור שמש, אין נהרות בקרבת מקום ואין רשתות חשמל מרכזיות.

עקרון הפעולה של גנרטור רוח הוא הפיכת אנרגיית הרוח לאנרגיה חשמלית.

במערכות שבהן נדרשת אנרגיית חום לייצור חשמל, הם משתמשים ב:

• מנוע הפועל על גז, בנזין או סולר;
• שחרור חום מלוחות ובלוקים של כור גרעיני, שהחום שלו משמש להמרת מים לקיטור - בטורבינת קיטור;
• סוגים שונים של דלק שנשרף במפעל CHP, מחליף חום, חום מכור גרעיני.

פאנלים סולאריים עומדים בנפרד, כאשר האור משמש כמקור אנרגיה, ולא חום או אנרגיה מכנית.

אבל בחזרה ל"טורבינות הרוח", שעיקרון הפעולה שלהן הוא כדלקמן. כוח הרוח מסובב את המדחף, המניע את הציר של מחולל המנוע. יחד עם הפיר, רוטור המנוע, עליו מותקנים מגנטים קבועים, מסתובב באופן סינכרוני. השדה המגנטי, העובר דרך פיתול הסטטור, גורם לזרם חילופין בו עקב שינוי בעוצמת השטף המגנטי העובר דרך סיבובי הסלילים, מהם מורכבת הפיתול. מתח חשמלי לסירוגין מוזן למעגל אלקטרוני, שם הוא הופך למתח ישר. מכשירים ומכשירים רבים הזקוקים לכך פועלים מזרם ישר.

כל אחד יכול לייצר גנרטור לבקתות קיץ או לתנאי שטח שיוצר זרם חילופין במתח של 220V. ככל שמידות המבנה מרשימות יותר, כך יעילות הרתיעה תתקבל על ידי משתמש מסוים. אין בעיה לייצר גנרטור שמייצר קילוואט חשמל אחד או כמה לשעה. החשמל המתקבל מהתקנה כזו מסוגל להניע כמעט את כל מכשירי החשמל בבית, כולל ציוד גינון.

המתקן דומה במעורפל לשבשבת מזג אוויר עם מדחף, שבזכותו מבנה זה פונה לאן שהרוח נושבת. זה הכרחי על מנת למקסם את השימוש בכוחו, המהירות שלו.

המדחף האופקי מסובב על ידי שוק הממוקם בחלק האחורי של היחידה. אין צורך בשוק האנכי - הלהבים שלו ממוקמים בצורה כזו שהמדחף עצמו יתחיל כמעט חצי סיבוב, לא משנה מאיזה צד נושבת הרוח.

כדי שטורבינת רוח תפעל ביעילות מרבית, נדרשת מהירות של 3000 סל"ד או יותר. עבור גנרטורים המייצרים זרם חילופין, תדר זה מתאים לערך של 50 הרץ, האופייני לתחנות כוח תעשייתיות ביתיות. לאחר סיבוב של מנוע-גנרטור במשקל של כ-10 ק"ג, אין בעיה לקבל 2 קילוואט כל שעה.

המרכיב העיקרי של כל דגם של חוות רוח הוא גנרטור מנוע. זה עובד כמו מנוע - זרם ישר או חילופין גורם לרוטור (ויחד איתו לציר) להסתובב. אפשר גם לעבוד הפוך - כמחולל.

בין המנועים המשמשים כגנרטורים, ישנם מנועים אסינכרוניים ומנועי צעד מוברש, ללא מברשות. שלושת סוגי המנועים הללו הם פופולריים בקרב חובבים שמרכיבים טורבינות רוח במו ידיהם.

במנוע אספן, פיתולי הרוטור (ארמטורות) ממוקמים בשדה מגנטי קבוע של מגנטים סטטורים. המתח הקבוע שהוסר מהטרמינלים של מנוע כזה כאשר הציר שלו עם האבזור אינו מעוות מועבר מהמגעים נושאי הזרם של האבזור דרך המברשות. המברשות עצמן הן נקודת התורפה של מנוע כזה - הן מדללות במהירות את המשאב שלהן. ככלל, גנרטור כזה נמצא בעומס קבוע; כאשר האבזור זז, המברשות נוצצות. מספר ימים של פעולה רציפה של התקנה כזו עלולים לשחוק לחלוטין את המברשות, וכתוצאה מכך יהיה צורך להחליף את האחרון.

האפשרות הטובה ביותר היא המנוע ללא מברשות. בו מסתובב רוטור עם מגנטים במרווח שבין פיתולי הסטטור. הפיתולים עצמם נשארים נייחים, הם אינם זקוקים למגעי הזזה. הודות לפתרון כל כך פשוט, המתקן יכול לפעול במשך עשרות שנים - חשוב רק פעם בעונה או כל חצי שנה לשמן את מיסבי המנוע, שאחראים לסיבוב מושלם וללא רעשים של הרוטור. פתרונות פופולריים המבוססים על מנוע ללא מברשות - אסינכרוני או צעד - זמינים כמעט לכל בית "עשה זאת בעצמך".

מנוע אסינכרוני משמש בכלים חשמליים - למשל במכונת שחיקה. ניתן למצוא את הסטפר במגוון רחב של מכשירים - מגלגל מנוע של אופניים ועד לכונן מכני של מדפסת או כונן דיסקים.

מנוע המברשת המשתנה המשמש בפטישים סיבוביים, מטחנות, מברגים, פאזלים ופלסים חשמליים עומד בנפרד. החיסרון שלהם הוא הצורך להסיר את המברשות ואת קדח הרוטור עבור מגנטים ניאודימיום. כתוצאה מכך, רק פיתול הסטטור נשאר מהפיתולים הפעילים - פיתול הרוטור מוסר לחלוטין.

גנרטור רוח עשוי מאוורר ידרוש קדח רוטור למגנטים ניאודימיום. העיצוב של מנוע המאוורר הביתי אינו מיועד לקבל זרם חשמלי על ידי סיבוב הרוטור. מצנן מחשב (מצנן שבבים) - מאוורר של יחידת המערכת של מחשב או מחשב נייד - נופל באותו שינוי.

טרקטור או גנרטור מכוניות משתמש בפיתול שדה נוסף, המופעל על ידי הסוללה של המכונה עצמה. על מנת שהגנרטור יפיק, למשל, זרם חילופין של 135 אמפר במתח של 15 וולט, פיתול עירור הרוטור לאחר הפעלת ההצתה צורך זרם ישר של 3 אמפר במתח של 12.6-14 וולט. מקור האנרגיה העיקרי של הגנרטור הוא עדיין גל ארכובה של מנוע בעירה פנימית הפועל על בנזין, דיזל או מתאן/פרופאן. טרקטור או גנרטור לרכב ידרשו הסרת פיתול השדה והתקנת מגנטים ניאודימיום במקום.

האפשרות הנפוצה ביותר היא להשתמש במנוע מכונת כביסה עבור גנרטור תוצרת בית. אם "מכונת הכביסה" הישנה אינה זמינה, תוכלו למצוא מנוע כזה בחנויות הזבל בשוק הביתי, במרכז השירות הקרוב למכשירי חשמל ביתיים או בחנות מתמחה. אין בעיה להזמין מנוע כזה מסין.

גם חדשים וגם משומשים יעבדו לאורך זמן. ניתן להמיר בקלות 200 וואט לקילווואט או יותר.

כדי להרכיב את הגנרטור, בנוסף למנוע, אתה צריך:

• מגנטים ניאודימיום בגדלים 20, 10 ו-5 מ"מ (32 בסך הכל);
• דיודות מיישר או גשר דיודה עם זרם של עשרות אמפר (שימו לב לכלל עתודת כוח כפולה);
• דבק אפוקסי;
• ריתוך קר;
• נייר זכוכית;
• פח מהצד של פח.

מגנטים מזמינים באינטרנט מסין.

הכלים הבאים יאיץ את תהליך הייצור:

• מַחֲרָטָה;
• מספריים;
• מברג עם חרירים;
• צְבָת.

הגנרטור כהתקן יוצר זרם חילופין, אותו יש להמיר לזרם ישר, להביא לערך המתח הנדרש. אם מחולל מנוע מייצר, נניח, 40 וולט, סביר להניח שזה לא יהיה ערך מתאים לרוב מוצרי האלקטרוניקה המשתמשים ב-5 או 12 וולט DC או 127/220 וולט AC.

הסכימה של ההתקנה כולה, שהוכחה על ידי זמן ומיליוני משתמשים, כוללת מיישר, בקר, סוללה ומהפך. מצבר לרכב בקיבולת של 55-300 אמפר-שעה משמש כמחסן חיץ של אנרגיה מאוחסנת. מתח ההפעלה שלו הוא 10.9-14.4 וולט עם טעינה מחזורית (מחזור טעינה-פריקה מלא) ו-12.6-13.65 עם מאגר (מחלקים, במינון, כאשר צריך להטעין סוללה פרוקה חלקית).

הבקר ממיר, למשל, את אותם 40 וולט ל-15. היעילות שלו במתח-אמפר נע בין 80-95% - לא כולל הפסדים על המיישר.

הגנרטור התלת פאזי הוא בעל היעילות הגדולה ביותר. - התפוקה שלו היא 50% יותר מזה של חד פאזי, הוא אינו רוטט במהלך הפעולה (רעידות משחררות את המבנה, מה שהופך אותו לקצר חיים).

הסלילים בפיתול של כל אחד מהפאזות מתחלפים זה בזה ומחוברים בסדרה - כמו הקטבים של המגנטים, אחד הצדדים הפונה לסלילים.

מכשירי חשמל ואלקטרוניקה ביתיים מודרניים מסוגלים לפעול מ-110 וולט (תקן אמריקאי לרשתות ביתיות) עד 250 - לא מומלץ לתת יותר למכשירי רשת ומכשירים. כל הממירים הם דחפים, בהשוואה לאלה ליניאריים, הפסדי החום שלהם הרבה פחות.

כדי לשנות את העיצוב של מנוע האינדוקציה, בצע את הפעולות הבאות.

1. לפרק את המנוע ולהוציא את הרוטור.
2. הסר את הלוחות מאבזור הרוטור. חותכים אותם לעומק של 2 מ"מ.
3. לעשות חריצים בעומק של עד 5 מ"מ - למגנטים.
4. סמן רצועה של פח עבור המגנטים. הם צריכים להיות מרווחים זה מזה באופן שווה - זה ימנע אובדן מיותר של כוח של המתקן.
5. חבר אותם לרצועת הפח הזו עם דבק-על. תקן את הרצועה עם מגנטים על העוגן.
6. מלאו את החלל בין המגנטים בריתוך קר או דבק אפוקסי.
7. הסר כתמים ואי אחידות על הרוטור בעזרת נייר זכוכית.
8. בדוק - והחלף במידת הצורך - מיסבי מנוע וברגים.

הרכיבו את גנרטור המנוע. המכשיר מוכן להתקנה נוספת. כדי לבדוק את ההתקן, מהדקים את הציר שלו במחבת מקדחה או מברג ומאיצים ל-1000 סל"ד.

בערך נמוך יותר, השגיאה נעוצה בחילופין לא אחיד של מגנטים בכל נקודה של מעגל סיבוב האבזור.

כדי להרכיב את טורבינת הרוח, בצע את הפעולות הבאות.

1. גזרו חלקים זהים מצינור PVC בקוטר של 11-16 ס"מ, התואמים באורך הלהבים העתידיים.
2. על כל קטע, צייר קו שרירותי ונסוג ממנו משני הצדדים ב-22 מ"מ. בהתאם, רוחב להב אחד יגיע ל-44 מ"מ. חזור על פעולה זו עבור הקצה הנגדי של קטע הקו.
3. ישר לחבר את הנקודות הקיצוניות בצד אחד של קו האמצע.
4. צייר בצד השני את קווי המתאר של הלהב העתידי.
5. גזרו את הלהב שנוצר ועגלו את הקצה החופשי שלו על ידי השחזה. חזור על השלבים לעיל עבור שאר הלהבים.
6. חבר את הלהבים לרכזת באמצעות מתאם תותב. ברגים עם אומים ומקפיצים מתאימים כמחברים. רוחבו של כל להב לכל אורכו נע בין 44 ל-88 מ"מ.

זה מספיק כדי שהרוח תסובב את האימפלר במהירות של 3 מ' לשנייה. יש לאזן את המבנה המתקבל – איזון נכון ימנע היווצרות של נקודות עיוורות שמאטות את הגנרטור בעת סיבוב המדחף.

מנוע-גנרטור עם אימפלר מותקן יכול להיות ממוקם בשרוול מגן המגן עליו מפני משקעים אטמוספריים. הגנרטור יישאר יבש בכל תנאי מזג האוויר, מוגן מפני גשם ושלג, יחזיק מעמד לאורך שנים. כדי להרכיב את המגן, בצע את הפעולות הבאות:

1. בצינור בקוטר 7.5 ס"מ, חותכים חריץ אורכי ברוחב 2 ס"מ;
2. לחתוך את הקצה האחורי של הצינור החתוך בזווית של 45 מעלות;
3. הנח את מחולל המנוע עם המדחף בצינור הזה וקבע אותו אליו.

סיבוב חופשי של המנוע ידרוש מפרק מסתובב כדורי, דומה לזה שנמצא במאוורר ביתי. זה יכול להסתובב בלי סוף לכל צד.

כדי שהכבל, שבעזרתו מוסרים הזרמים המושרים בפיתול הסטטור, לא יתפתל או יתפתל, החיבור בציר חייב להיות מחליק, אלא לספק מגע חשמלי אמין ויציב של מחולל המנוע עם ממוקמים נוספים יחידות פונקציונליות של המעגל.

השימוש במגע מברשת-גרפיט אינו מוצדק - לגרפיט התנגדות חשמלית גבוהה בסדר גודל מזו של אלומיניום ופלדה, ועוצמת המתקן תקטן באופן ניכר. הציר מותקן על בסיס העשוי מחתיכת צינור מעוצב. לאחר ההרכבה בודקים האם מנגנון הסיבוב שנוצר נתקע, אינו מסתובב והאם הכבל מרוט.

מתן מגע הזזה וסיבוב חופשי של המתקן לכיוון הרוח, שוק, עשוי, למשל, מצינור מים מפלסטיק וחתיכת פלסטיק או אלומיניום, מחוברת למעטה החיצוני הנוסף של המנוע.

צינור עגול או פרופיל משמש כתמיכה שקצהו האחד בטון באדמה - לא פחות ממטר. כדי שהתמיכה לא תסתבך עם הזמן מההוריקן, משלימים לה שלושה או שישה סימני מתיחה, המתכנסים במרכז באותה זווית ומכוונים לכיוונים שונים.

לאחר השלמת ההרכבה של חלק המנוע מחולל, מיישר דיודה מותקן ליד המנוע, במידת הצורך. ניתן לצמצם משמעותית את הפסדי הזרם בחוטים על ידי שימוש בשנאי מדרגה הממוקמת בסמוך למערך הגנרטור - כמו בקווים המעבירים חשמל תעשייתי למרחקים ארוכים.

בקר הטעינה, הסוללה והמהפך כלולים בהמשך לפי התרשים. טורבינת הרוח מורכבת במלואה ומוכנה לפעולה.

טחנת רוח תוצרת בית לבית פרטי מייצרת מתח קבוע או מתח חילופין של כמה עשרות וולט, המהווה סכנה מוגברת לאדם. מגעים וחוטים חיים חייבים להיות מבודדים בצורה מהימנה - מי גשמים הם סביבה מחומצת המוליכה זרם חשמלי היטב.

אנרגיית הרוח היא הפכפכה. הפתרון הטוב ביותר יהיה גנרטור במהירות נמוכה עם יותר מתריסר מגנטים וסלילים. ככל שיש יותר סלילים, כך החוט המתפתל צריך להיות עבה יותר. קטע דק מדי בגלל התנגדות כוללת של עשרות אוהם יקטין את ההספק השימושי של הגנרטור פי כמה. עבור עומס רציני - למשל, מתנור חשמלי או מכונת כביסה - ב-220 וולט, זרם של עד 10 A.

העיצוב של גנרטור תוצרת בית - אלא אם כן מנוע שעבר הסבה משמש לייצור חשמל - חייב להיות שטוח וסימטרי לחלוטין. לפני התקנת הסלילים והמגנטים יש לרכז את ה"ספינר" עצמו. זה לא משנה במה משתמשים - תקליטור מושלך או עותק מיניאטורי תוצרת בית של טחנת רוח, חוסר האיזון הקטן ביותר כבר לא מקובל.

נסה להשיג רעש מינימלי - באופן אידיאלי, זה צריך להיות נעדר. אם מתלוננת על המתקן שלכם, שאינו משומן במקום המסבים, בגלל החריקות והדפיקות המתמידות בעת סיבוב, תלונה כזו עלולה להוביל לבעיות בחוק, בעיקר בלילה. שאר הסיבות לטעון אותך כבעלים של טורבינת רוח הן חסרות משמעות - טורבינות רוח הן חוקיות לחלוטין, שכן הבעלים של מכשיר זה אינו מייצר באמצעותו חשמל בקנה מידה תעשייתי, כפי שנעשה באירופה ובאמריקה.

המתקן לא צריך להיות גבוה מדי - מעל העמודים שלאורכם עוברים קווי מתח. בכל עיר, קוטג' קיץ או יישוב כפרי קיימת הגבלה על גובה המבנים הנבנים.

בהתייחסות נכונה ואחראית ביותר לפתרון הבעיה בחשמל בעזרת גנרטור רוח, הצרכן ייפטר מזמן השבתה הקשור להפסקות חשמל. תמיד עדיף לעבוד לפני העקומה - במסגרת החוק - מאשר להמתין שנים על מה שהרשויות מבטיחות.

כיצד להכין מחולל רוח במו ידיך, ראה להלן.