Pro napájení vyráběné dobíjecí LED lampy jejich popis na webových stránkách byl vyroben větrný generátor založený na stejnosměrném motoru (24v / 0,7A) s permanentními magnety a v současné době se používá. Generátor větru za průměrných povětrnostních podmínek v závislosti na rychlosti větru poskytuje výstupní napětí 0,8 až 6,0 V a proud až 200 mA. Stabilizovaný měnič napětí následně převádí toto stejnosměrné výstupní napětí z větrného generátoru na potřebné stejnosměrné napětí, dostatečné pro nabití baterie nebo dodání požadované zátěže.
Navržený větrný generátor je jednoduchý na výrobu, nevyžaduje přesné výpočty a výrobu složitých dílů, pořizování drahých komponent. Kromě varianty uvažované ve výše uvedeném článku může takový větrný generátor najít i jiné aplikace. Používáme jej tam, kde může být potřeba malé množství elektřiny pro napájení nízkoenergetického zařízení. Například pro provoz kompaktní meteorologické stanice, sledování hladiny vody v nádrži, pro nouzové osvětlení a řízení automatizace skleníku. Během dne, za přítomnosti větru, získává baterie zařízení s napájením bezplatnou větrnou energii a ve správný čas ji podle potřeby poskytuje spotřebiteli. Větrná energie, která k nám přichází, samozřejmě není velká, ale přichází k nám téměř neustále. A pokud vytvoříte zařízení pro jeho akumulaci a použití udělej to sámZ improvizovaných materiálů je pak tato energie volná a zařízení bude navíc ekonomické, kompaktní, mobilní a energeticky nezávislé.
Tento článek navrhuje vyrobit větrný generátor z stejnosměrného motoru.
Výroba větrného generátoru.
1. Volba elektrického generátoru.
Pro použití jako generátor s nízkým výkonem pro zařízení můžete použít hotový krokový motor beze změn. Pro maximální výkon, pokud je to možné, se doporučuje použít motor s co nejmenším přilepením hřídele a s co největším počtem kroků na otáčku. Je možná varianta změny elektrického motoru nebo spouštěče na generátor. Na internetu jsou popsány různé možnosti přepracování.
V našem případě byla vybrána nejjednodušší možnost.Jako elektrický generátor používáme stejnosměrný motor (24 V / 0,7 A) s permanentními magnety, který nevyžaduje úpravy. Má vlastnost reverzibility - při otáčení hřídele se na kontaktech motoru objeví napětí. Tento elektromotor byl odstraněn z morálně zastaralého počítacího stroje.
2. Výběr konstrukce vrtule.
V první verzi konstrukce větrného generátoru byla za účelem zjednodušení výroby použita jako základna vrtule plastová vrtule s vhodným průměrem přistání od průmyslového ventilátoru. Ke zvýšení točivého momentu na hřídeli generátoru byla délka jeho lopatek přidána s tenkostěnnými kovovými deskami s profilem blízkým originálu.
Tento návrh vrtule však selhal. Při silném větru byla kovová obložení lopatek v důsledku nízké tuhosti plastové vrtule odkloněna zpět a zasáhla konstrukční stojan, který nakonec skončil selháním.
Při zpracování první varianty jsem se rozhodl pro návrh technologického profilu lopatek a jejich délky. Tyto parametry vrtule ovlivňují jeho citlivost na slabý vítr a převládá. Je nutné, aby při malém větru mohla vrtule překonat přilepení hřídele (přitažlivost statorových magnetů) a zahájit rotaci.
3. Výroba vrtule. Vybereme nebo vyrobíme náboj pro instalaci a připevnění vrtulových listů.
V našem případě se jedná o hliníkovou přírubu (tloušťka 4 mm, vnější průměr 50 mm) s axiálním otvorem podél průměru výstupního hřídele motoru (8 mm - ozubené kolo je přitlačeno na hřídel, dlouhé 10 mm) a čtyři rovnoměrně rozmístěné otvory M4 pro montáž lopatek. Pro upevnění náboje na hřídel namontujte do něj jeden nebo dva šrouby M4 (viz foto).
4. Výroba vrtulových listů.
Z pozinkovaného plechu o tloušťce 0,4 až 0,5 mm jsme nařezali 4 obrobky ve tvaru rovnoramenného lichoběžníku: výška 250 mm, základna 50 mm, horní strana 20 mm. Čepele ohýbáme na polovinu podél výšky lichoběžníku (vytváříme výztužné žebro) pod úhlem 45 stupňů (viz foto). Tupé ostré hrany a rohy otupujeme (pro naši bezpečnost).
5. Montáž a upevnění listů vrtule.
Čepel umístíme na náboj tak, aby bod ohybu na základně byl nad osou náboje a sousední polovina základny byla nad montážním otvorem náboje (viz foto). Označíme a vyvrtáme otvor v lopatkách pro sousední upevňovací šroub o průměru 4,2 mm. Vrtulové lopatky upevňujeme jeden po druhém pomocí šroubů.
6. Vyvažování vrtule.
Provádíme statické vyvážení vrtule. Proč vrtule instalovat a upevňovat na kalibrovanou (leštěnou) tyč s průměrem rovným průměru výstupního hřídele motoru. Položíme tyč s vrtulí na dvě vodorovně kalibrované na úrovni pravítka (povrchy vzorů) umístěné na koncích tyče. V tomto případě se vrtule otočí a jeden z nožů klesne. Otočíme vrtuli o čtvrt otáčky, a pokud stejná čepel opět klesla dolů, musí být odlehčena odříznutím úzkého kovového pásu ze strany čepele. Podobnou operaci opakujeme, dokud se tyč s vrtulí nezastaví po instalaci v libovolné poloze.
7. Výroba lopatkové části generátoru větru.
Hliníkový čtverec jsme ořízli 20 x 20 mm na délku 250 mm. Na jednu stranu čtverce, pro jeden nebo dva šrouby (nýty), instalujeme vertikální stabilizátor směru k větru.
Na druhou stranu čtverce instalujeme a připevnímujeme svorku na dva šrouby pro zajištění motoru - generátoru. Svorka a stabilizátor jsou také vyrobeny z pozinkovaného plechu o tloušťce 0,4 - 0,5 mm (možné verze použitého antikorozního materiálu). Délka svorky se rovná délce motoru. Délka stabilizátoru je přibližně 200 mm, tvar je podle chuti výrobce.
Na spodní přírubě čtverce ve středu svorky pevně připevněte tyč (je žádoucí zajistit její ochranu proti korozi), aby se struktura namontovala do trubice vzpěry generátoru větru. Nejlepší možností pro určení umístění této tyče je stanovení těžiště předem smontované a kompletně sestavené struktury, následované vyvrtáním otvorů pro připevnění tyče tam.
8. Sestavení generátoru větru.
Nainstalujeme motor - generátor na místo a upevníme ho svorkou. Upevňujeme vrtuli na výstupní hřídel motoru. Abychom ochránili generátor před atmosférickými srážkami, vyřízli jsme a nainstalovali ochranný plot z vhodné plastové láhve. Upevněte jej šroubem.
9. Ladění větrného generátoru.
Namontujte sestavený generátor větru na otevřené místo ve směru větru. Vytváříme variabilní profil lopatek. Ohnutou část lopatek ohýbáme tak, že na koncích lopatek (úzká část) je množství končetiny 10 ... 15 stupňů (minimální odpor vůči vzduchu při maximální obvodové rychlosti lopatek). Do středu vrtule se velikost končetiny na ostří mění na 30 ... 45 stupňů. Se zvětšujícím se úhlem ohybu se zvyšuje citlivost větrného generátoru na vítr, ale v důsledku nárůstu odporu se rychlost generátoru snižuje, což vede ke snížení výstupních charakteristik. Proto změnou úhlu končetiny lopatek volíme optimální profil ve větru.
10. Instalace generátoru větru.
Pro instalaci větrného generátoru je z potrubí (vody) a zafixován k objektu stojan o požadované výšce (nejlépe nad okolními stromy). Montážní tyč generátoru větru se musí volně otáčet v trubkovém stojanu. Před instalací se na hřídel generátoru větru postupně nasadí sekvenční podložka - prostřední podložka pro usnadnění otáčení, spirálová pružina pro vyhlazení zbytkové nevyváženosti vrtule, ochranná podložka pro snížení vnikání srážek do trubice stojanu (v tomto provedení je instalována matice vhodné velikosti).
Drát z generátoru je mechanicky upevněn od přetržení kontaktu, sestupuje podél stojanu s mezerou délky pro možné kroucení kolem stojanu a povinnou smyčkou pro kapání kapek ze srážení před vstupem do spotřebitele.
