عندما يتم تشغيل توربينات الرياح بشكل صحيح ، فإنها ستعمل دون أي أخطاء. مع بطارية 75A وعاكس جيد 1000 واط ، ستوفر توربينات الرياح بسهولة الضوء للشارع ، ومنطقة المنزل ، وتشغيل إنذار الأمن ، والمراقبة بالفيديو ، وما إلى ذلك.
تتمتع توربينات الرياح من هذا النوع بالمزايا التالية:
- سهولة التركيب؛
- منخفض الكلفة؛
- الربحية
- قابلية الإصلاح للإصلاح ؛
- ليس من الصعب إرضاءه بشأن ظروف الأداء ؛
- الموثوقية وصمت العمل.
هناك عدة عيوب لمولد الرياح:
- إنتاجية صغيرة لمولد الرياح ؛
- الاعتماد الكامل لطاحونة الهواء على الريح ؛
- يمكن أن تعطل الشفرات تدفق الهواء.
تحضير المواد لتوربينات الرياح
تتمثل الخطوة الأولى في جمع جميع المواد الاستهلاكية والأجزاء الخاصة بالطاحونة الهوائية. سوف ينتج مولد الرياح الذي صنعته طاقة لا تزيد عن 1.5 كيلو واط. لتكوين مجموع ، يجب أن يكون لديك:
- مولد التيار المتردد للسيارة 12 فولت.
- 12 فولت هيليوم أو بطارية حمض.
- محول خاص من 12V إلى 220V ومن 700W إلى 1500W.
- وعاء كبير من الفولاذ المقاوم للصدأ أو الألومنيوم: دلو أو قدر.
- الفولتميتر البسيط.
- البراغي والغسالات والصواميل.
- مرحل لشحن البطارية من السيارة ومصباح مؤشر الشحن.
- أسلاك بمقاطع عرضية مختلفة (2.5 مم 2 و 4 مم 2).
- المشابك تثبيت مولد الرياح.
- مفتاح "الزر" شبه محكم ، 12 فولت.
- مطحنة أو مقص معدني
- شريط القياس؛
- قلم رصاص أو علامة ؛
- مفك البراغي ، المثقاب ، الكماشة والحفر.
أيضًا ، قم بتخزين الأدوات التالية:
أعمال تصميم توربينات الرياح
يتكون العمل من تصنيع الدوار وتعديل بكرة المولد. المراحل هي كما يلي:
ملحوظة! عند العمل بالمقص المعدني ، تحتاج إلى قطع ثقب لهم. إذا لم يكن الدلو مصنوعًا من القصدير المطلي أو الصلب المجلفن ، فيمكنك استخدام مطحنة.
لتوصيل البطارية ، خذ الأسلاك ذات المقطع العرضي 4 مم 2. الحجم الموصى به لا يزيد عن 1 م وبفضل الأسلاك التي تبلغ 2.5 مم 2 ، قم بتوصيل المصابيح والأجهزة. لا تنس تثبيت العاكس (المحول). قم بتوصيل الجهاز بالتيار الكهربائي بالدبابيس رقم 7 ورقم 8 الموضحة في الرسم التخطيطي أدناه. استخدم أسلاك 4 مم 2.
هذا كل شيء ، توربينك الهوائي جاهز الآن للانطلاق. لا يسعها إلا أن نفرح أنها صنعت بيديك.
مبدأ العمل العام
جسم العمل الرئيسي لمولد الرياح هو الشفرات التي تدور بفعل الرياح. اعتمادًا على موقع محور الدوران ، يتم تقسيم مولدات الرياح إلى أفقي ورأسي:
- توربينات الرياح الأفقية الأكثر انتشارا. شفراتها لها تصميم مشابه لمروحة الطائرة: في التقريب الأول ، هذه صفائح مائلة بالنسبة لمستوى الدوران ، والتي تحول جزءًا من الحمل من ضغط الرياح إلى دوران. من السمات المهمة لمولد الرياح الأفقي الحاجة إلى ضمان دوران وحدة الشفرة وفقًا لاتجاه الرياح ، حيث يتم ضمان أقصى قدر من الكفاءة عندما يكون اتجاه الرياح عموديًا على مستوى الدوران.
- شفرات توربينات الرياح العمودية لها شكل محدب مقعر.نظرًا لأن انسياب الجانب المحدب أكبر من الجانب المقعر ، فإن مثل هذا التوربينات الريحية تدور دائمًا في اتجاه واحد ، بغض النظر عن اتجاه الرياح ، مما يجعل آلية الدوران غير ضرورية ، على عكس توربينات الرياح الأفقية. في الوقت نفسه ، نظرًا لحقيقة أنه في أي وقت ، لا يؤدي سوى جزء من الشفرات عملاً مفيدًا ، والباقي يعارض الدوران فقط ، كفاءة الطاحونة العمودية أقل بكثير من كفاءة الطاحونة الأفقية: إذا وصل هذا الرقم إلى 45٪ بالنسبة لمولد الرياح الأفقي ذي الشفرات الثلاث ، فلن يتجاوز 25٪ بالنسبة للمولد الرأسي.
نظرًا لأن متوسط سرعة الرياح في روسيا ليس مرتفعًا ، فحتى توربينات الرياح الكبيرة ستدور ببطء إلى حد ما في معظم الأوقات. لتوفير طاقة كافية ، يجب توصيل مصدر الطاقة بالمولد من خلال مخفض تصعيد أو حزام أو ترس. في الطاحونة الهوائية الأفقية ، يتم تركيب وحدة المخفض بالشفرة على رأس دوارة ، والتي تمكنهم من متابعة اتجاه الرياح. من المهم أن نأخذ في الاعتبار أن الرأس الدوار يجب أن يكون له محدد يمنعه من القيام بدوران كامل ، وإلا سيتم قطع الأسلاك من المولد (الخيار باستخدام غسالات التلامس التي تسمح للرأس بالدوران بحرية هو أكثر معقد). لضمان الدوران ، يُستكمل مولد الرياح بدوارة طقس عاملة موجهة على طول محور الدوران.
أكثر مواد الشفرة شيوعًا هي الأنابيب البلاستيكية ذات القطر الكبير المقطوعة بالطول. على طول الحافة ، يتم تثبيت الألواح المعدنية عليها ، ملحومة بمحور مجموعة الشفرة. تعد رسومات هذا النوع من الشفرات هي الأكثر انتشارًا على الإنترنت.
يحكي الفيديو عن مولد رياح عصامي
عمل مولد رياح عمودي بالمنزل
والآن دعنا نتعرف على كيفية صنع مولد الرياح بأيدينا. يتكون الإجراء من عدة مراحل ، دعنا نتعرف على ميزات كل منها.
المرحلة الأولي. نقوم بإعداد الأدوات والمواد
لا توجد متطلبات بخصوص حجم التوربين - فكلما كان حجمه أكبر ، كان ذلك أفضل بالنسبة للنظام نفسه. وفي المثال الوارد في هذه المقالة ، يبلغ قطر التوربين 60 سم.
لصنع توربينات عمودية بنفسك ، استعد مسبقًا:
- أنبوب بقطر 60 سم مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ ؛
- البراغي والصواميل والمشابك الأخرى ؛
- زوج من الأقراص البلاستيكية بقطر 60 سم (من المهم أن يكون البلاستيك قويًا) ؛
- محور السيارة للقاعدة
- الزوايا التي سيتم إرفاق الشفرات بها (لكل عنصر - ست قطع ؛ أي 36 نسخة في المجموع).
بالإضافة إلى ذلك ، اعتني بالأدوات التالية مقدمًا:
- مفاتيح.
- بانوراما.
- قناع؛
- قفازات واقية؛
- البلغارية؛
- مفك براغي؛
- الحفر الكهربائية.
يمكن استخدام المغناطيسات أو الألواح المعدنية الصغيرة لموازنة الشفرات. إذا كان الخلل بسيطًا ، يمكنك ببساطة حفر ثقوب في الأماكن المناسبة.
المرحلة الثانية. يرسم رسم
من المستحيل بالتأكيد الاستغناء عن الرسم هنا. يمكنك استخدام واحد أدناه أو إنشاء الخاص بك.
المرحلة الثالثة. صنع طاحونة هوائية عمودية
الخطوة 1.
أولاً ، خذ أنبوبًا معدنيًا واقطعه بالطول حتى ينتهي بك الأمر بستة شفرات من نفس الحجم.
الخطوة 2.
اقطع زوجًا من الدوائر المتماثلة بقطر 60 سم من البلاستيك. سيكونون بمثابة دعامات لقاع وأعلى التوربين.
الخطوه 3.
في الدعم العلوي ، يمكنك قطع ثقب صغير (قطره حوالي 30 سم) ، مما يجعل الهيكل أخف إلى حد ما.
الخطوة 4.
ضع علامة على الفتحات الموجودة في محور السيارة لنفس الثقوب الموجودة في الدعم البلاستيكي السفلي المطلوب للتركيبات.استخدم المثقاب لعمل الثقوب.
الخطوة الخامسة.
حدد موقع الشفرات وفقًا للقالب (يجب أن تحصل على زوج من المثلثات ، والتي ، كما كانت ، تشكل نجمة). حدد الأماكن التي يتم فيها تثبيت الزوايا. يجب أن يكون كل شيء هو نفسه في كلا الدعامتين.
الخطوة 6.
قطع الشفرات. يمكنك قصها عدة مرات مرة واحدة باستخدام طاحونة.
الخطوة 7.
قم بتمييز نقاط التثبيت على الشفرات والزوايا. اصنع كل هذه الثقوب.
الخطوة 8.
قم بتوصيل الشفرات بالقواعد باستخدام الزوايا والمسامير والصواميل.
ملحوظة! تعتمد قوة الجهاز إلى حد كبير على طول الشفرات ، ولكن إذا كانت الأخيرة كبيرة ، فسيكون من الصعب موازنتها. علاوة على ذلك ، يمكن أن "يرتخي" الهيكل تحت تأثير الرياح القوية.
المرحلة الرابعة. نصنع مولد
يجب أن يكون المولد في هذه الحالة متحمسًا ذاتيًا ودائمًا بمغناطيس دائم. إذا كنت تأخذ مولدًا تقليديًا من سيارة ، فهنا وظائف لف الجهد من البطارية ، بمعنى آخر - في حالة عدم وجود الجهد لن يكون هناك إثارة. لذلك ، إذا كنت تستخدم مولدًا بسيطًا جنبًا إلى جنب مع بطارية ، وكانت الرياح ضعيفة نسبيًا لفترة طويلة ، فسيتم تفريغ البطارية قريبًا ، وبعد ذلك ، عندما تستأنف الرياح ، لن يبدأ مولد الرياح مرة أخرى. يديك.
يمكنك أيضًا إنشاء نظام بمغناطيس نيوديميوم. ينتج هذا النوع من الأجهزة ما بين 1.5 كيلوواط (إذا كانت الرياح ضعيفة) إلى 3.5 كيلوواط (إذا كانت الرياح قوية). التعليمات خطوة بخطوة لإنشاء مثل هذا المولد هي كما يلي.
الخطوة 1.
اصنع زوجًا من الفطائر المعدنية بطول 50 سم تقريبًا.
الخطوة 2.
باستخدام superglue ، صمغ مغناطيس نيوديميوم بأبعاد 2.5x5.0.12 سم (اثني عشر قطعة لكل منها) إلى الفطائر حول المحيط بأكمله.
الخطوه 3.
ضع الفطائر مقابل بعضها البعض ، وتذكر القطبية.
الخطوة 4.
ضع الجزء الثابت العصامي بينهما (اصنع 9 ملفات من سلك بمقطع عرضي 0.3 سم ، كل منها 70 لفة). قم بتوصيل الملفات بعلامة النجمة (كما هو موضح في الصورة) ، ثم املأها بالراتنج. في هذه الحالة ، من المهم أن يتم لف الملفات في اتجاه واحد ، يمكنك تحديد نهاية / بداية اللف بشريط عازل ملون - سيكون هذا أكثر ملاءمة.
الخطوة الخامسة.
يجب أن يكون سمك الجزء الثابت حوالي 2 سم. يجب أن يخرج اللف عن طريق البراغي والصواميل. يجب أن تكون المسافة بين العضو الدوار والجزء الثابت 2 ملم.
سوف تجذب المغناطيسات بقوة كبيرة ، ومن أجل الاتصال السلس بها ، من الضروري عمل ثقوب وقطع الخيوط للأزرار. قم بمحاذاة الدوارات على الفور ، ثم استخدم المفاتيح لخفض الجزء العلوي إلى الأسفل. ثم يمكنك إزالة الأزرار المؤقتة.
ملحوظة! يمكن استخدام المولد الموصوف أعلاه ليس فقط لتوربينات الرياح الرأسية ، ولكن أيضًا لتوربينات الرياح الأفقية.
المرحلة الخامسة. نجمع الهيكل بأكمله
أولاً ، قم بتثبيت شريحة خاصة على الصاري ، والتي سيتم بواسطتها توصيل الجزء الثابت (والتي بدورها يمكن أن تحتوي على ثلاث و 6 شفرات). ثبت المحور فوق الدعامة باستخدام نفس الصواميل. اربط المولد النهائي على الأزرار الأربعة الموجودة في المحور. ثم قم بتوصيل الجزء الثابت بالقوس ، المثبت بالصاري. اربط التوربين بلوحة الدوار الثانية. قم بتوصيل أسلاك الجزء الثابت بمنظم الجهد باستخدام المحطات الطرفية.
المرحلة السادسة. نقوم بتركيب وحدة يمكنها تحويل الرياح إلى كهرباء
لتثبيت مولد الرياح بالكامل بيديك ، عليك اتباع الخطوات الموضحة أدناه في شكل إرشادات خطوة بخطوة.
الخطوة 1.
الخرسانة على أساس متين وصلب في الأرض.
الخطوة 2.
صب الملاط الخرساني هناك ، أضف الأزرار اللازمة لتأمين المفصلة الضخمة (كل هذا يتم بسهولة بيديك).
الخطوه 3.
عندما يتم معالجة الخرسانة تمامًا ، حرك المفصلة فوق الأزرار وثبتها بالمكسرات.
الخطوة 4.
قم بتركيب الصاري في الجزء المتحرك من المفصلة.
الخطوة الخامسة.
اربط 3 أو 4 دعامات بأعلى الصاري (يمكنك استخدام شفة أو لحام). ستحتاج أيضًا إلى كابل فولاذي.
الخطوة 6.
ارفع الصاري على المفصلة باستخدام أحد الكابلات المعدة (يمكنك سحبها بالسيارة).
الخطوة 7.
تم تثبيت عمودي الصاري بالكامل باستخدام أسلاك الشد.
أين يمكن تركيب مولد الرياح هذا؟
تعتمد كفاءة عملها إلى حد كبير على مدى اختيار مكان مناسب لتثبيت مولد الرياح. يجب أن يكون الموقع بحيث تحصل ريش النظام على أكبر قدر ممكن من الرياح. يجب أن يكون الموقع مفتوحًا ومرتفعًا (على سبيل المثال ، سقف منزل ، ولكن بعيدًا عن الأشجار والمباني الأخرى قدر الإمكان). من الجدير بالذكر أن السبب في ذلك لا يكمن فقط في التداخل ، ولكن أيضًا في إنتاج بعض الضوضاء من قبل الجهاز أثناء التشغيل ، والتي قد لا ترضي الجيران أو المالكين أنفسهم.
للحصول على دراسة أكثر تفصيلاً للمشكلة ، نوصيك بالتعرف على الفيديو الموضوعي أدناه.
فيديو - كيف تصنع مولد رياح باستخدام مروحة منزلية
حساب توربينات الرياح ذات الشفرات
نظرًا لأننا اكتشفنا بالفعل أن توربينات الرياح الأفقية أكثر كفاءة ، فسننظر في حساب تصميمها.
يمكن تحديد طاقة الرياح من خلال الصيغة P = 0.6 * S * V.³ ، حيث S هي مساحة الدائرة الموصوفة بأطراف ريش الدوار (منطقة الرمي) ، معبرًا عنها بالمتر المربع ، و V هي سرعة الرياح المحسوبة بالأمتار في الثانية. تحتاج أيضًا إلى مراعاة كفاءة طاحونة الهواء نفسها ، والتي يبلغ متوسطها بالنسبة لدائرة أفقية ثلاثية الشفرات 40 ٪ ، بالإضافة إلى كفاءة مجموعة المولدات ، والتي تكون في ذروة خاصية السرعة الحالية 80 ٪ لمولد بإثارة مغناطيسية دائمة و 60٪ لمولد بلف إثارة. في المتوسط ، سيتم استهلاك 20٪ أخرى من الطاقة بواسطة ترس الصعود (المضاعف). وبالتالي ، فإن الحساب النهائي لنصف قطر توربينات الرياح (أي طول نصلها) لقوة معينة لمولد المغناطيس الدائم يبدو كما يلي: R = √ (P / (0.483 * V³))
مثال: لنفترض أن الطاقة المطلوبة لمزرعة الرياح هي 500 واط ، ومتوسط سرعة الرياح 2 م / ث. بعد ذلك ، وفقًا لصيغتنا ، سيتعين علينا استخدام شفرات بطول 11 مترًا على الأقل. كما ترون ، حتى هذه الطاقة الصغيرة ستتطلب إنشاء مولد رياح بأبعاد هائلة. بالنسبة للهياكل العقلانية بشكل أو بآخر التي لا يزيد طول الشفرة عن متر ونصف المتر في ظروف التصنيع اليدوي ، سيكون مولد الرياح قادرًا على إنتاج 80-90 واط فقط من الطاقة حتى في الرياح القوية.
لا قوة كافية؟ في الواقع ، كل شيء مختلف إلى حد ما ، لأنه في الواقع يتم تغذية حمولة مولد الرياح بواسطة البطاريات ، فإن توربينات الرياح تشحنها فقط بأفضل ما لديها من قدرات. وبالتالي ، فإن قوة توربينات الرياح تحدد التردد الذي يمكن أن تزود به الطاقة.
توربينات الرياح الدوارة
بادئ ذي بدء ، سننظر في كيفية عمل تصميم بسيط لطائرة هليكوبتر دوارة. من الأسهل أن تبدأ ببساطة وستفهم كيف يعمل. هذا النوع من توربينات الرياح مناسب لأصحاب الحدائق الصغيرة. لن ينجح استخدام توربينات الرياح المصممة لمنزل ريفي كبير ، بسبب الطاقة المنخفضة لمولد الرياح.
لكن من السهل التعامل مع طاحونة الهواء من أجل تزويد غرف المرافق بالضوء في المساء ، وإضاءة مسار الحديقة ، والشرفة ، وما إلى ذلك. دعونا نلقي نظرة فاحصة على كيفية صنع مولد الرياح هذا بأيدينا.
اختيار المولد
يبدو أن الخيار الأكثر منطقية لمجموعة المولدات لتوربينات الرياح محلية الصنع هو مولد السيارة. يسهل هذا الحل تجميع الوحدة ، نظرًا لأن المولد يحتوي بالفعل على نقاط تثبيت وبكرة لمضاعف الحزام. ليس من الصعب شراء المولد نفسه وقطع الغيار له. بالإضافة إلى ذلك ، يسمح لك منظم الترحيل المدمج بتوصيله مباشرة ببطارية تخزين 12 فولت ، وبدوره ، محول لتحويل التيار المباشر إلى جهد متناوب 220 فولت.
ولكن ، كما هو مذكور أعلاه ، فإن كفاءة المولدات ذات اللف المثير منخفضة جدًا ، وهي حساسة جدًا لمولد الرياح منخفض الطاقة بالفعل. العيب الثاني هو أنه عندما يتم تفريغ البطارية ، لا يمكن أن يكون مولد السيارة متحمسًا.
في عدد من التصميمات محلية الصنع ، يمكنك العثور على مولدات الجرارات G-700 و G-1000. لم تعد كفاءتها أكثر من ذلك ، والفرق المفيد الوحيد هو مغنطة الدوار ، مما يجعل من الممكن إثارة المولد حتى بدون بطارية ، والسعر المنخفض.
يستخدم بعض المؤلفين ، عند بناء مولدات الرياح ، خاصية قابلية عكس المحركات الكهربائية للمجمع - عن طريق تدوير دوارهم بالقوة ، يمكن إزالة التيار المباشر منه. يتكون الجزء الثابت لهذا النوع من المحركات إما من مغناطيس دائم ، وهو مفضل أكثر لأغراضنا ، أو يحتوي على لف. لاستخدام المحرك في وضع المولد ، يتم توصيله بمنظم ترحيل السيارة لتوفير الجهد المطلوب. ضع في اعتبارك اتصال منظم الترحيل باستخدام مثال عقدة من كلاسيكيات VAZ (إنه مناسب لأنه لم يتم دمجه في كتلة واحدة مع مجموعة فرشاة):
- قم بتوصيل إحدى فرش المحرك بالجسم - سيكون هذا هو القطب السالب للمولد. هنا ، قم بتوصيل العلبة المعدنية لمنظم الترحيل وطرف البطارية "-" بإحكام.
- قم بتوصيل الطرف 67 من المرحل بأحد طرفي لف الجزء الثابت ، والثاني مؤقتًا بالحالة.
- قم بتوصيل الطرف 15 من خلال المفتاح بالقطب الموجب للبطارية (سيؤدي ذلك إلى توفير تيار المجال للملف). امنح الدوار الدوران في نفس الاتجاه الذي سيوفره لولب توربينات الرياح ، وقم بتوصيل الفولتميتر بين الفرشاة الحرة والمبيت. إذا تم العثور على جهد سلبي على الفرشاة ، فقم بتبديل توصيلات الجزء الثابت مع منظم الترحيل والأرض.
الميزة الرئيسية لتوصيل مولد التيار المستمر بالبطارية هي الحاجة إلى فصلهما باستخدام صمام ثنائي أشباه الموصلات ، مما يمنع البطارية من التفريغ على ملف الدوار عندما يتوقف المولد. في مولدات السيارات الحديثة ، يتم تنفيذ هذه الوظيفة عن طريق جسر الصمام الثنائي ثلاثي الطور ، ويمكننا أيضًا استخدامها من خلال ربط أطوارها بالتوازي لتقليل انخفاض الجهد عبرها.
يمكن إزالة أكبر قدر من الطاقة من المولد ، حيث يتكون الدوار من مغناطيس نيوديميوم. الهياكل القائمة على محور السيارة مع قرص الفرامل منتشرة على نطاق واسع ، على طول حافتها يتم إصلاح مغناطيس قوي. يقع الجزء الثابت ذو الملف أحادي الطور أو ثلاثي الطور على مسافة لا تقل عن منهم.
أنواع توربينات الرياح
يمكن أن تختلف توربينات الرياح في المعايير التالية:
- عدد الشفرات
- مواد التصنيع
- اتجاه محور الدوران بالنسبة إلى الأرض
- المسمار الملعب
تعد النماذج متعددة الشفرات أكثر كفاءة من النماذج ثنائية أو ثلاثية الشفرات ، حيث يتم تحريكها في أصغر مظاهر التيارات الهوائية. يمكن أن تكون الشفرات جامدة أو شراعًا. عادة ما تكون المواد الصلبة مصنوعة من المعدن أو الألياف الزجاجية. توجد تعديلات رأسية وأفقية في اتجاه محور الدوران.
تستخدم مولدات الرياح ذات المحور الدوار الأفقي على نطاق واسع. تتميز هذه الوحدات بكفاءة عالية ، وحماية محسنة ضد هبوب الرياح من الأعاصير وتنظيم بسيط للطاقة.النماذج العمودية سهلة التركيب ، هادئة ويمكن أن تعمل حتى مع هبوب رياح ضعيفة.
نموذج مغناطيس نيوديميوم
أصبحت توربينات الرياح محلية الصنع ذات مغناطيس النيوديميوم أكثر شيوعًا في العديد من المناطق الروسية. كأساس لمثل هذا الجهاز ، من الضروري استخدام محور من سيارة بأقراص الفرامل. من الأفضل تفكيك الجزء والتحقق من صلاحيته للخدمة عن طريق تشحيم المحامل وإزالة الصدأ.
يتم لصق مغناطيس النيوديميوم على أقراص الدوار. على سبيل المثال ، يمكنك أن تأخذ عشرين مغناطيسًا صغيرًا. عند اختيار عدد المغناطيسات ، تذكر أنه في مولد أحادي الطور ، يجب أن يتطابق عدد الأقطاب مع عدد العناصر المغناطيسية. بالنسبة لنموذج ثلاثي الطور ، يمكن أن تكون هذه النسبة من 2 إلى 3 أو 4 إلى 3. أثناء تثبيت المغناطيس ، تحتاج إلى تبديل أقطابها. حتى لا تكون مخطئًا ، يُنصح باستخدام مغناطيس مستطيل. استخدم المادة اللاصقة الأكثر موثوقية لتوصيل المغناطيس.
يمكن مشاهدة مقطع فيديو حول تجميع هذا المولد هنا:
سيعمل مولد المغناطيس بكفاءة إذا كانت ملفات الجزء الثابت بحجم مناسب. من المعروف من التجربة أنه لشحن بطارية 12 فولت ، يجب توزيع حوالي 1000 دورة بالتساوي في الملفات. يتم لف الملفات بأسلاك سميكة لتقليل المقاومة. يجب أن يبلغ ارتفاع صاري توربينات الرياح ستة أمتار أو أكثر. تحت الصاري ، تحتاج إلى حفر حفرة مع مزيد من صب الخرسانة. شفرات الجهاز مصنوعة من أنابيب PVC.
نموذج مولد السيارة
يجب أن يكون مولد الرياح محلي الصنع من مولد السيارة مصنوعًا من مكونات (بطارية ، مرحل ، إلخ) من جهاز واحد. في الوقت نفسه ، لإنشاء توربينات رياح ، من الأفضل استخدام مولد سيارة من معدات قوية (على سبيل المثال ، من جرار).
نظرًا لأن المستهلكين يحتاجون إلى تيار متناوب ، يجب توفير عاكس أو محول. في المناطق ذات سرعة الرياح العالية ، يمكن تركيب مولدات الرياح لتوليد طاقة عالية.
لتجميع مثل هذا النموذج ، ستحتاج إلى ما يلي:
- مولد السيارة 12 فولت
- البطارية
- الفولتميتر
- مرحل شحن البطارية
- ريش
- مادة الربط
في البداية ، يتكون الدوار. سيكون الحل الأمثل هو إنشاء عجلة دوارة بأربع شفرات. هذا العنصر مصنوع من صفائح الحديد. إذا أمكن ، يمكنك استخدام برميل حديدي.
يتم توصيل توربينات الرياح النهائية بمحور المولد. للقيام بذلك ، يتم حفر حفرة ، ويتم تثبيت الاتصال بمسامير. بعد ذلك ، يتم تجميع الدائرة الكهربائية وتركيب الصاري. ثم تحتاج إلى إصلاح مولد السيارة بأسلاك متصلة بمحول البطارية والجهد. من أجل التجميع الصحيح ، من الأفضل استخدام الرسومات المعدة.
يتم تثبيت هذا التثبيت بسرعة كافية دون أي صعوبات خاصة. يعتبر مولد الرياح هذا جيدًا لبساطته وموثوقيته وتشغيله الهادئ.
يمكن مشاهدة مقطع فيديو مع تجميع مولد الرياح هذا هنا:
حساب المضاعف
تتميز مجموعة التوليد بخاصية سرعة التيار المائلة: مع زيادة سرعة الدوار ، تزداد الطاقة القصوى التي يتم توصيلها إليه. لذلك ، من أجل ضمان أعلى كفاءة لتوربينات الرياح منخفضة السرعة ، نحتاج إلى مضاعف مع معامل زيادة مرتفع.
بالنسبة لتصميم محلي الصنع ، فإن الحل الأمثل هو مضاعف الحزام: إنه سهل التصنيع ويتطلب حدًا أدنى من عمل الماكينة. ستكون نسبة الزيادة في الثورات مساوية لنسبة قطر بكرة القيادة المتصلة بمحور المروحة إلى قطر البكرة المدفوعة للمولد. إذا لزم الأمر ، يمكن ضبط نسبة التروس بسهولة عن طريق استبدال إحدى البكرات.
عند تصميم المضاعف ، من الضروري مراعاة كل من متوسط سرعة مجموعة الشفرة وخاصية السرعة الحالية للمولد. إذا استخدمنا مولد سيارة تسلسلي ، فيمكن العثور عليه بسهولة على الإنترنت ، مع تصميمات محلية الصنع ، على الأرجح ، سيتعين علينا الخوض في التجربة والخطأ.
على سبيل المثال ، لنأخذ مولد جرار مشترك ، والذي سبق ذكره أعلاه.
بأخذ الطاقة المحسوبة لتوربينات الرياح عند 90 واط ، نجد نقطة على الرسم البياني تقابل خرج المولد لهذه الطاقة. عند الجهد الاسمي 14 فولت ، نحتاج إلى خرج تيار لا يقل عن 6.5 أ - وفقًا للرسم البياني ، سيحدث هذا بسرعة أعلى قليلاً من 1000 دورة في الدقيقة. دع مروحة تصميمنا تدور مع الريح بسرعة 60 دورة في الدقيقة (رياح متوسطة). هذا يعني أننا بحاجة إلى ما لا يقل عن عشرين ضعفًا لأقطار البكرات - بالنسبة لبكرة مولد 70 مم ، يجب أن يبلغ قطر بكرة توربينات الرياح مترًا ونصف المتر تقريبًا ، وهو أمر غير مقبول. يشير هذا بشكل لا لبس فيه إلى مدى انخفاض كفاءة مولدات الرياح من هذا النوع - بدون علبة تروس معقدة متعددة المراحل ، والتي ستؤدي في حد ذاتها إلى فقد طاقة كبير ، يكاد يكون من المستحيل إحضار مولد السيارة إلى وضع التشغيل.
مبدأ التشغيل وأنواع مولد الرياح
لا يمكن صنع طاحونة هوائية بنفسك إلا إذا فهمت أجهزتها. النموذج الأولي لهذه الوحدة هو طاحونة هوائية قديمة. مع ضغط تيارات الهواء على أجنحتها ، بدأ عمود في الحركة ، مما أدى إلى نقل عزم الدوران إلى معدات الطاحونة.
تستخدم توربينات الرياح لتوليد الكهرباء نفس مبدأ استخدام طاقة الرياح لتدوير الدوار:
- حركة الشفرات تحت تأثير الرياح تجبر عمود الإدخال مع علبة التروس على الدوران. ينتقل عزم الدوران إلى العمود الثانوي (الدوار) للمولد ، المجهز بـ 12 مغناطيسًا. نتيجة لدورانه ، يتم توليد تيار متناوب في حلقة الجزء الثابت.
- لا يمكن لهذا النوع من الكهرباء شحن البطاريات بدون جهاز خاص - جهاز تحكم (مقوم). يقوم الجهاز بتحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر ، مما يسمح له بالتراكم حتى تتمكن الأجهزة المنزلية من العمل دون انقطاع. تؤدي وحدة التحكم أيضًا وظيفة أخرى: فهي توقف شحن البطارية في الوقت المناسب ، وتنقل الطاقة الزائدة الناتجة عن توربينات الرياح إلى الوحدات التي تستهلك قدرًا كبيرًا منها (على سبيل المثال ، إلى عناصر التدفئة لتدفئة المنزل)
- لضمان إمداد جهد 220 فولت ، يتم توفير التيار من البطاريات إلى العاكس ، ثم ينتقل إلى نقاط استهلاك الكهرباء.
للتأكد من أن الشفرات دائمًا في أفضل وضع للتفاعل مع الرياح ، يتم تثبيت ذيل على أجهزة الريشة ، مما يسمح للمروحة بالتحول نحو الريح. تحتوي نماذج مصانع توربينات الرياح على أجهزة فرامل أو دوائر إضافية لطي الذيل أو إزالة الشفرات من ضربات الرياح في الأحوال الجوية السيئة.
هناك عدة أنواع من مولدات الرياح ، يتم تصنيفها حسب عدد الريش ومادةها أو درجة ميل المروحة. لكن التقسيم الرئيسي يحدث وفقًا لموقع المحور أو عمود الإدخال:
- يشير النوع الأفقي إلى موقع العمود الموازي لسطح الأرض. تسمى هذه المولدات مولدات دوارة.
- في توربينات الرياح العمودية ، يكون المحور عموديًا على الأفق ، وتقع الطائرات حوله. يمكن تسمية المولدات الرأسية متعامدة أو دائرية.
بغض النظر عن موضع محور الدوران ، يظل مبدأ تشغيل الوحدة كما هو.
يمكن أن تحتوي نماذج توربينات الرياح على مروحة أو عجلة رياح من 2 أو 3 أو عدة ريش. يُعتقد أن الأجهزة متعددة الشفرات قادرة على توليد تيار في الرياح الخفيفة ، بينما تتطلب المراوح ذات الأجنحة 2-3 تدفقًا أكبر للهواء.عند اختيار نموذج ، من الضروري مراعاة القاعدة المهمة التي تنص على أن كل شفرة تخلق مقاومة لتدفق الرياح وتقلل من سرعة الدوران ، لذلك من الصعب جدًا تدوير عجلة متعددة الشفرات لسرعة التشغيل.
من بين أنواع توربينات الرياح ، توجد توربينات شراعية وجامدة. تشير هذه الأسماء إلى المادة التي صنعت منها الأجنحة. عند التجميع الذاتي ، سيكون نوع الشراع أبسط وأكثر اقتصادا ، لكن الشفرات المصنوعة من مادة بلاستيكية (قماش ، فيلم ، إلخ) لا تختلف في القوة ومقاومة التآكل.
سارية
الصاري الذي تم تركيب التوربينات الريحية عليه - هذه واحدة من أهم العقد.
لا يضمن فقط التشغيل الآمن لطاحونة الهواء (يجب ألا تكون النقطة السفلية للدائرة الموصوفة بواسطة الشفرات أقرب من مترين من الأرض) ، ولكنه يسمح أيضًا باستخدام طاقة الرياح بأكبر قدر ممكن من الكفاءة ، الذي يصبح أكثر اضطرابًا بالقرب من الأرض.
يؤدي الارتفاع العالي إلى صلابة منخفضة لسارية توربينات الرياح ويجعل حساب قوتها صعبًا للغاية ليس فقط لسيد الهواة ، ولكن أيضًا للمهندس. يمكنك فقط سرد النقاط الرئيسية:
- ضع الصاري أبعد ما يمكن عن المنزل والأشجار تظليل تدفق الهواء. بالإضافة إلى ذلك ، في حالة الرياح القوية ، قد يسقط مولد الرياح على المبنى أو يتضرر من الأشجار ؛
- تصميم الصاري الأمثل هو تروس ملحومة مخرمة تشبه أبراج نقل الطاقة ، لكن تصنيعها صعب ومكلف. الخيار الأبسط والأكثر فاعلية هو عدة أنابيب متوازية بقطر 80-100 مم ، ملحومة مع طبقات قصيرة مع بعضها البعض ومرسومة بالخرسانة على عمق متر واحد على الأقل في الأرض. من المستحسن للغاية تقوية هيكل أنبوب واحد برباطات كبلية متصلة أيضًا بالدعامات المصبوبة في الخرسانة.
- لتبسيط صيانة الطاحونة الهوائية ، يمكن صنع الصاري كنقطة تحول: في هذه الحالة ، عند إضعاف الامتداد ، الذهاب في اتجاه الكسر ، يمكن إمالة الصاري إلى الأرض.
قصة عن مولد رياح بسيط للغاية من مروحة منزلية
توصيات توربينات الرياح
هناك إرشادات عامة لتحقيق أقصى استفادة من توربينات الرياح.
بادئ ذي بدء ، تحتاج إلى تحديد القوة والوظائف المطلوبة للجهاز مسبقًا. من أجل صنع مولد للرياح بشكل صحيح ، تحتاج إلى دراسة التصاميم الممكنة ، بالإضافة إلى الظروف المناخية التي سيتم تشغيله فيها.
بالإضافة إلى إجمالي الطاقة ، يوصى بتحديد قيمة طاقة الإخراج ، والمعروفة أيضًا باسم ذروة الحمل. يمثل العدد الإجمالي للأدوات والمعدات التي سيتم تشغيلها في وقت واحد مع تشغيل مولد الرياح. إذا كان من الضروري زيادة هذا المؤشر ، فمن المستحسن استخدام عدة محولات في وقت واحد.
معدات كهربائية إضافية
كما ذكرنا سابقًا ، تعد البطارية التي تستحوذ على طاقة المستهلكين جزءًا لا يتجزأ من مزرعة الرياح. عند اختياره ، عليك أن تتذكر أنه كلما زادت سعته ، زادت قدرته على الحفاظ على الجهد في الشبكة ، ولكن في نفس الوقت سيستغرق شحنه وقتًا أطول. يمكن تعريف وقت التشغيل التقريبي على أنه الوقت الذي يتم خلاله استنفاد نصف سعة البطارية (بعد ذلك ، سيصبح انخفاض الجهد ملحوظًا بالفعل ، بالإضافة إلى أن التفريغ العميق يقلل من عمر بطاريات الرصاص الحمضية).
مثال: لذا ، فإن البطارية التي تبلغ سعتها 65 أمبير في الساعة ستكون قادرة بشكل مشروط على إعطاء 30-35 أمبير / ساعة من الطاقة للحمل. هل هو كثير أم قليلا؟ سيتطلب مصباح الإضاءة التقليدي 60 وات ، مع الأخذ في الاعتبار وجود عاكس يحول 12 فولت تيار مستمر إلى 220 فولت تيار متردد وله كفاءته الخاصة في حدود 70 ٪ ، تيار 7 أمبير هو أكثر من أربع ساعات بقليل . إن طاحونة الهواء التي لدينا بقوة اسمية تبلغ 90 واط ، حتى في أفضل الأحوال ، مع رياح قوية ثابتة ، ستستغرق خمس ساعات على الأقل لاستعادة الطاقة المهدرة.كما ترى ، عند استخدام توربينات الرياح فقط كمصدر مستقل للطاقة ، ستتوفر الكهرباء في منزلك لبضع ساعات فقط في اليوم.
العقدة الثانية لنظام إمداد الطاقة هي العاكس. في حالتنا ، يمكنك استخدام سيارة جاهزة وأخرى مستخرجة من مصدر طاقة غير منقطع. على أي حال ، من المهم عدم التحميل الزائد على الاستهلاك الحالي ، بالنظر إلى أن قوتها التشغيلية الحقيقية هي 1.2-1.5 مرة أقل من الطاقة القصوى المشار إليها.
كما ترون ، تعتمد جاذبية استخدام الطاقة المجانية على العديد من القيود ، وحتى الخيار الوحيد الفعال في وسط روسيا - مولد الرياح - غير قادر على توفير استقلالية طويلة المدى.
لكن في الوقت نفسه ، هذه الفكرة ليست سيئة على حد سواء كمصدر لإمدادات الطاقة في حالات الطوارئ ، وعلى وجه الخصوص ، كمهمة تصميم - يمكن أن تتجاوز متعة إنشاء توربينات الرياح بيديك قوتها بشكل كبير.
مولد الرياح لمنزل خاص: الغرض وميزات التصميم
تُستخدم مزارع الرياح في المنازل الخاصة على نطاق واسع كمصادر بديلة للطاقة الكهربائية لتحقيق وفورات. في كثير من الأحيان ، يتم تثبيت هذه الأجهزة في الأكواخ الصيفية.
تستخدم توربينات الرياح كمصادر بديلة للطاقة الكهربائية
غالبًا ما يتم استخدامها في المناطق البعيدة عن شبكات الطاقة الرئيسية. ومع ذلك ، هذا أبعد ما يكون عن السبب الوحيد لصالح شراء توربينات الرياح لمنزل خاص. يستخدم معظم مالكي الأراضي هذه التصاميم لتحقيق الاستقلال والادخار.
ليس كل موقع مناسبًا لتركيب هذه الأجهزة ، حيث لا تفي جميع الشروط بمتطلبات هذا الجهاز. هذا يتعلق في المقام الأول بسرعة الرياح. لكي تعمل مزرعة الرياح بشكل طبيعي ، يجب ألا يقل متوسط سرعة الرياح عن 4-4.5 م / ث. فقط في هذه الحالة سيكون تركيب الهيكل مبررًا اقتصاديًا.
يمكنك استخدام خريطة الرياح لمعرفة متوسط سرعة الرياح السنوية. يعكس البيانات التقريبية حسب المنطقة. يمكن الحصول على مؤشرات أكثر دقة باستخدام جهاز خاص - مقياس شدة الريح ، بالإضافة إلى جهاز لقراءة إشاراته.
ملحوظة! يجب أن يكون جهاز القياس مثبتًا على مستوى عالٍ جدًا ، وإلا فإن الأشجار والمباني ستشوه النتيجة.
من أجل التشغيل الفعال لتوربينات الرياح ، يجب أن تكون منطقة تركيبها توربينات الرياح
مبدأ التشغيل وهيكل مولد الرياح
مولد الرياح هو نوع خاص من المعدات التي تحول الطاقة الحركية للرياح إلى طاقة ميكانيكية. إنه يقود شفرات الدوار المركبة على المولد. نتيجة لذلك ، يتم إنشاء تيار متناوب في لفاته. يتم تخزين الطاقة الكهربائية المتولدة في بطاريات التخزين ، حيث يتم تغذيتها على الأجهزة المنزلية.
مخطط العمل الموصوف مبسط. بطبيعة الحال ، فإن بناء مولد الرياح أكثر تعقيدًا. هناك أيضًا وحدة تحكم في سلسلة الطاقة. وتتمثل وظيفتها في تحويل التيار المتردد ثلاثي الأطوار إلى تيار مباشر. ثم يذهب لشحن البطاريات.
لا يمكن تشغيل معظم الأجهزة المنزلية بواسطة طاقة التيار المستمر. لذلك ، يتم تثبيت العاكس في السلسلة خلف البطارية. إنه يحول التيار المباشر إلى تيار متردد بجهد 220 فولت. تستهلك كل هذه العمليات جزءًا من الطاقة الأولية - حوالي 15-20٪.
يمكن إعادة شحن المبنى ليس فقط من مزرعة الرياح ، ولكن أيضًا من الألواح الشمسية ، وكذلك من مولد البنزين أو الديزل. إذا كانت هذه العناصر موجودة في السلسلة ، فسيتم استكمال الدائرة بمكون آخر - قاطع الدائرة.عندما يتم إيقاف تشغيل مصدر الطاقة الرئيسي ، فإنه يبدأ النسخ الاحتياطي.
مبدأ تشغيل مولد الرياح
تتكون مزرعة الرياح من المكونات التالية:
- دوار به شفرات (اعتمادًا على ميزات النموذج ، يمكن أن يكون هناك عدة شفرات لمولد الرياح ، كقاعدة عامة ، هناك 2 أو 3 منها ، على الرغم من وجود خيارات متعددة الشفرات أيضًا) ؛
- علبة تروس أو علبة تروس تتحكم في السرعة بين المولد والدوار ؛
- غلاف واقي يحمي الأجزاء الهيكلية من التأثير السلبي للعوامل الخارجية ؛
- "الذيل" ، الذي يضمن دوران الهيكل باتباع اتجاه الريح ؛
- بطارية تخزين تخزن كمية معينة من الطاقة ؛
- تثبيت العاكس الذي يحول نوعًا واحدًا من التيار إلى نوع آخر.
ما نوع مزرعة الرياح التي يمكنك شراؤها: تصنيف المعدات
هناك عدة تصنيفات يتم على أساسها تقسيم محطات طاقة الرياح إلى مجموعات:
- في اتجاه الحركة الدورانية للشفرات - طواحين الهواء الأفقية والعمودية.
- حسب عدد الشفرات - أجهزة ثنائية وثلاثية ومتعددة الشفرات.
- حسب نوع المادة المستخدمة في تصنيع الشفرات - تصميمات الشفرات الشراعية والصلبة.
- بواسطة طريقة التحكم - طواحين الهواء ذات ميل نصل ثابت أو قابل للتعديل.
الهيكل الداخلي لمولد الرياح
نصائح مفيدة! في معظم الحالات ، يوصي الخبراء بأن يشتري مالكو مساكن الضواحي توربينات رياح ذات نصل ثابت ، حيث يصعب تشغيل الأجهزة القابلة للتعديل.
يتم وضع مزرعة رياح ذات محور أفقي بشكل عمودي على تدفق الهواء. التصميم له هيكل ووظائف مماثلة على نفس مبدأ ريشة الطقس التقليدية. تتميز توربينات الرياح ذات المولد الدوار بكفاءة عالية ، في حين أنها ميسورة التكلفة. يعتمد تشغيل هذه الأجهزة على مقاومة تدفق الهواء.
توربينات الرياح ذات المحور الرأسي ، أو توربينات الرياح المتعامدة ، لها تصميم مضغوط ، لكن سعرها أعلى من ذلك بكثير. نظرًا للهيكل الخاص ، فإن هذا النوع من المعدات مستقل تمامًا عن اتجاه الرياح. تكون الشفرات في شكل توربينات ، مما يؤدي إلى تقليل الحمل على الجزء المحوري بشكل كبير. يُنصح بشراء مولد رياح عمودي إذا كانت الرياح على الموقع تغير اتجاهها باستمرار.
مزايا وعيوب محطات طاقة الرياح للمنزل
مثل أي نوع آخر من المعدات ، فإن مزارع الرياح لها مزايا وعيوب. لاتخاذ قرار بشأن شراء هذا الجهاز ، يُنصح بموازنة نقاط القوة والضعف فيه.
تعود شعبية استخدام محطات طاقة الرياح إلى العدد الكبير من المزايا
لماذا من المربح شراء مولد الرياح (220 فولت) لمنزل خاص:
- لا توجد تكاليف إضافية ، حيث لا حاجة للوقود لتشغيل الجهاز.
- ليست هناك حاجة للمراقبة المستمرة. يولد الهيكل الكهرباء من تلقاء نفسه في كل مرة تهب فيها الرياح.
- طريقة توليد الكهرباء هادئة نسبيًا وصديقة للبيئة تمامًا.
- يمكن استخدام الجهاز في أي ظروف مناخية تقريبًا.
- ارتداء الأجزاء ضئيل.
يصاحب تثبيت مولد الرياح للمنزل العيوب التالية:
- تكاليف شراء المعدات تؤتي ثمارها في 5-6 سنوات ؛
- عامل كفاءة منخفض نسبيًا ، والذي ينعكس في الطاقة ؛
- ارتفاع أسعار توربينات الرياح ؛
- للتعويض عن عدم نشاط الجهاز في الأيام الخالية من الرياح ، يلزم وجود معدات إضافية: مولد وبطارية تخزين (تكلفة هذه العناصر عالية جدًا) ؛
- في بعض الأوضاع ، تنبعث توربينات الرياح للمنزل من الأشعة تحت الصوتية (يحدث الشيء نفسه إذا تم تركيب الجهاز مع وجود أخطاء) ؛
- الصيانة الوقائية المنتظمة مطلوبة ؛
- يمكن أن يؤدي إعصار إلى إتلاف المعدات بشكل خطير.
اعتمادًا على قوة الجهاز وخريطة الرياح للمنطقة ، يمكن لطاحونة الهواء توفير الكهرباء لكل من منزل ريفي صغير ومنزل ريفي كبير.
نصائح مفيدة! من الضروري حساب الربحية قبل شراء مولد رياح لمنزلك ، فقد يكون سعر الجهاز مرتفعًا جدًا ، ولن تؤتي تكلفة شرائه ثماره للقيام بذلك ، تحتاج إلى حساب متوسط مؤشر الطاقة للمنزل (يتم أخذ قوة جميع الأجهزة الكهربائية في الاعتبار) ، وتقييم المنطقة التي سيتم فيها تركيب المعدات ، ومعرفة عدد أيام الرياح في السنة .
