Wie erstelle ich einen Mini-Windgenerator mit eigenen Händen?

Eine Windmühle benötigt keinen Brennstoff oder Sonnenenergie, um Strom zu erzeugen. Diese Funktion lässt viele Menschen darüber nachdenken, wie sie eine Windkraftanlage mit ihren eigenen Händen bauen können, da der Kauf und die Installation fertiger Geräte teuer sind.

Das Funktionsprinzip und Arten von Windgeneratoren

Sie können eine Windmühle nur dann selbst bauen, wenn Sie ihr Gerät verstehen. Der Prototyp dieser Einheit ist eine alte Windmühle. Durch den Druck der Luftströme auf seinen Flügeln wurde eine Welle in Bewegung gesetzt, die das Drehmoment auf die Mühlenausrüstung übertrug.

Bei Windkraftanlagen zur Stromerzeugung wird das gleiche Prinzip der Nutzung der Windenergie zum Drehen des Rotors angewendet:

1. Durch die Bewegung der Blätter bei Windeinwirkung wird die Eingangswelle mit dem Getriebe in Drehung versetzt. Das Drehmoment wird auf die Sekundärwelle (Rotor) des Generators übertragen, die mit 12 Magneten ausgestattet ist.Durch seine Rotation entsteht im Statorring ein Wechselstrom.
2. Diese Art von Strom kann Batterien ohne ein spezielles Gerät - einen Regler (Gleichrichter) - nicht aufladen. Das Gerät wandelt Wechselstrom in Gleichstrom um und kann so gespeichert werden, damit Haushaltsgeräte unterbrechungsfrei arbeiten können. Der Controller erfüllt auch eine andere Funktion: Er stoppt rechtzeitig das Laden der Batterie und die von der Windmühle erzeugte überschüssige Energie wird an Einheiten übertragen, die viel davon verbrauchen (z. B. an Heizelemente zum Heizen eines Hauses).
3. Um eine Spannungsversorgung von 220 V bereitzustellen, wird der Strom von den Batterien zum Wechselrichter geliefert und dann zu den Stromverbrauchern geleitet.

Um sicherzustellen, dass die Blätter immer in der besten Position sind, um mit dem Wind zu interagieren, ist an den Laufradvorrichtungen ein Heck angebracht, mit dem Sie den Propeller in den Wind drehen können. Fabrikmodelle von Windmühlen verfügen über Bremsvorrichtungen oder zusätzliche Schaltkreise zum Einklappen des Hecks oder zum Entfernen der Blätter von Windstößen bei schlechtem Wetter.

Es gibt verschiedene Arten von Windkraftanlagen, die nach Anzahl und Material der Blätter oder der Steigung des Propellers klassifiziert werden. Die Haupteinteilung erfolgt jedoch nach der Lage der Achse oder Eingangswelle:

1. Der horizontale Typ impliziert die Position der Welle parallel zum Boden. Solche Generatoren werden Flügelzellengeneratoren genannt.
2. Bei vertikalen Windmühlen befindet sich die Achse senkrecht zum Horizont und die Ebenen befinden sich um sie herum. Vertikale Generatoren können als orthogonal oder Karussell bezeichnet werden.

Unabhängig von der Lage der Rotationsachse bleibt das Funktionsprinzip der Einheit gleich.

Modelle von Windmühlen können einen Propeller oder ein Windrad mit 2, 3 oder mehreren Blättern haben.Es wird angenommen, dass Mehrblattgeräte in der Lage sind, bei geringem Wind Strom zu erzeugen, und Propeller mit 2-3 Flügeln erfordern einen größeren Luftstrom. Bei der Auswahl eines Modells muss die wichtige Regel berücksichtigt werden, dass jedes Blatt einen Widerstand gegen die Windströmung erzeugt und die Rotationsgeschwindigkeit verringert, sodass es ziemlich schwierig ist, ein Rad mit mehreren Blättern auf Betriebsgeschwindigkeit zu drehen.

Unter den Sorten von Windmühlen gibt es segelnde und starre. Diese Namen beziehen sich auf das Material, aus dem die Flügel bestehen. Mit Selbstmontage wird der Segeltyp einfacher und kostengünstiger, aber Blätter aus Kunststoffmaterial (Stoff, Folien usw.) sind nicht langlebig und verschleißfest.

Vertikale Option

Es ist einfacher, einen Windgenerator vom vertikalen Typ herzustellen als einen horizontalen. Das Design erfordert keine Flügelvorrichtung, es befindet sich in geringer Höhe (bis zu 2 m). Bewertungen derjenigen, die vertikale Windkraftanlagen (Windkraftanlage) verwenden, weisen auf ein leichtes Geräusch während der Drehung und eine einfache Wartung der Arbeitseinheiten der Einheiten hin. Der Generator befindet sich am Fuß der Struktur und die Wartung kann durchgeführt werden, ohne in der Höhe arbeiten oder den Mast auf den Boden absenken zu müssen.

Am oberen Ende der Achse ist ein Lager eingebaut, das gleichzeitig als Mast dient. Dieses Teil ist praktisch wartungsfrei und kann mehrere Jahre ohne Reparatur betrieben werden.

Im Gegensatz zu einer Windmühle mit Flügeln erfordern vertikale Windkraftanlagen keinen hohen Mast. Sie arbeiten unabhängig von der Windrichtung, was die Konstruktion des beweglichen Teils vereinfacht.Für die Flügel einer kompakten Windkraftanlage können Sie ein PVC-Rohr mit großem Durchmesser (z. B. ein Abwasserrohr) verwenden, und für eine leistungsstärkere Windkraftanlage eignet sich dünner verzinkter Stahl. Diese Materialien stehen jedem Heimwerker zur Verfügung und sind relativ billig.

Das Design des Windrades kann unabhängig von den vielen verfügbaren Optionen gewählt werden:

• Dornier-Design mit 2 flachen Klingen;
• Savonius-System mit 4 halbzylindrischen Flügeln;
• orthogonale mehrflügelige Windmühle mit 2 Ebenenreihen;
• spiralförmige Windkraftanlagen mit gekrümmten Blattprofilen.

Alle vertikalen Windmühlen verwenden das Prinzip des Savonius-Aggregats. Zu Hause können Klingen aus Stahl- oder Kunststofffässern hergestellt und der Länge nach halbiert werden. Das Konstruktionsmerkmal besteht darin, dass die Effizienz der Einheit bei einer Blattgeschwindigkeit, die 2-mal geringer ist als die Windgeschwindigkeit, ein Maximum erreicht. Daher sollten Sie bei einer vertikalen Windkraftanlage nicht versuchen, die Drehzahl zu erhöhen.

Horizontale Modelle

Im Gegensatz zu vertikalen Generatoren haben selbstgebaute Windkraftanlagen mit Propeller einen höheren Wirkungsgrad, wenn die Geschwindigkeit der Blätter erhöht wird. Doch zahlreiche und schmale Elemente der Schnecke tragen nicht zu einer besseren Arbeit bei: Bei starkem Winddruck haben sie aufgrund des vor der Schnecke gebildeten Luftpolsters keine Zeit, die Welle zu drehen.

Do-it-yourself-Windkraftanlagen mit mehreren Blättern für ein Haus werden am besten in Gebieten mit nicht zu starkem Wind hergestellt. Wenn die Windstärke in der Region oft 10-15 m pro Sekunde übersteigt, ist es sinnvoll, eine Windmühle mit 2-3 Flügeln zu bauen. Beide Typen können bei einer Luftgeschwindigkeit von etwa 2-3 m pro Sekunde mit der Arbeit beginnen.

Das horizontale Modell erfordert die Installation eines hohen Mastes (6-12 m).Um Höhenarbeiten während der Wartung zu vermeiden, installieren Handwerker den einfachsten Klappmechanismus – die Achse – am Fuß des Mastes. Für die Stabilität der Konstruktion bei starker Windlast sind Schrägseilstreben erforderlich, um das Gestell in vertikaler Position zu halten.

Die Gondel mit Generator und Propeller muss gelagert und mit einem Flügelgefieder versehen werden, damit der Propeller immer eine günstige Position zum Wind einnimmt. Stromführende Kabel sollten so verlegt werden, dass sie sich beim Drehen der Gondel nicht verdrehen, stören oder brechen. Daher werden sie in einem Rohrmast durchgeführt.

Wie erstelle ich einen 220-V-Windgenerator?

Die Arbeit an der Erstellung einer Windkraftanlage sollte mit der Bestimmung der erforderlichen Leistung der Einheit beginnen:

• Um mehrere Räume zu beleuchten, reicht ein Generator mit einer Leistung von weniger als 1 kW aus. es wird Glüh- oder Energiesparlampen mit Strom versorgen und zusätzlich wird es möglich sein, einen Laptop oder Fernseher an das Netzwerk anzuschließen;
• Ein selbstgebauter Windgenerator mit einer Leistung von 5 kW versorgt Haushaltsgeräte (Kühlschrank, Waschmaschine, Herd usw.) mit Strom.
• Um das Haus vollständig auf eine autarke Stromversorgung umzustellen, benötigen Sie einen leistungsstarken Generator mit einer Leistung von mehr als 20 kW.

Sie können den Generator selbst herstellen oder die entsprechende Baugruppe aus dem alten Auto anpassen. Auf diese Weise ist es möglich, eine Stromproduktion von bis zu 2-3 kW sicherzustellen. Um einen leistungsstärkeren 220-V-Windgenerator zum Selbermachen herzustellen, müssen Sie die Anzahl der Spulen und Drahtwindungen, die Größe und Anzahl der Magnete am Rotor und die Parameter der Flügelflügel genau berechnen.

Einfaches Design

Für das einfachste Design mit einer Leistung von etwa 1-1,5 kW benötigen Sie:

• Autogenerator (12 V);
• Säurebatterie (12 V);
• Schalter-Taster (12 V);
• Stromwandler 700-1500 V und 12-220 V;
• Metall mit großer Kapazität;
• Bolzen, Unterlegscheiben, Muttern;
• Schellen zur Befestigung des Generators (2 Stk.).

In der Riemenscheibe des Autogenerators müssen Sie symmetrische Löcher für die Schrauben bohren. Teilen Sie den Umfang des Behälters in 4 gleiche Teile. Schnittmesser:

• markieren Sie an der Seite des Behälters die Rechtecke gemäß den Markierungen für die Teilung des Kreises;
• finden Sie die vertikale Mitte jedes Elements;
• markieren Sie die Ober- und Unterseite des Behälters mit festen Rändern von 3-5 cm Breite;
• schneiden Sie das Metall zwischen einzelnen Rechtecken bis zur Linie der Felgen;
• machen Sie Schnitte entlang der oberen und unteren Ränder des Markups, damit die Mitte des Rechtecks ​​​​intakt und mit den Rändern verbunden bleibt.
• Ausfahren jedes Blattes relativ zu der Mittelachse;
• Bestimmen Sie die Mitte des runden Bodens, markieren Sie die Positionen der Schraubenlöcher entsprechend ihrer Position auf der Generatorriemenscheibe.

Beim Ausfahren der Flügel lohnt es sich, die Drehrichtung des Windrads zu bestimmen, um die notwendigen Teile der Flugzeuge herauszuholen. Um sicherzustellen, dass alle Blätter gleich belastet werden, sollten ihre Drehwinkel gemessen werden.

Die Montage der Struktur besteht darin, die Riemenscheibe des Generators und den Boden des Tanks zu verschrauben. Danach wird eine Basis für die Installation eines Windgenerators vorbereitet (ein Mast aus einem dicken Rohr mit einer Höhe von etwa 2 m). Es ist am einfachsten, den Generator mit Schellen mit entsprechendem Durchmesser daran zu befestigen. Zum Laden der Batterie muss der Strom vom Generator durch den Gleichrichter geleitet werden, die Verbindung muss über die Stromkreise des Autos hergestellt werden.

Selbstgebauter Generator für eine beflügelte Windkraftanlage

Die Einheit für einen horizontalen Windgenerator kann aus Radnaben eines Autos zusammengesetzt oder ein Elektromotor einer Waschmaschine verwendet werden. Um zu funktionieren, müssen Sie Magnete aus Neodym (Nioblegierung) kaufen. Es ist besser, rechteckige Elemente zu nehmen.

Sie können ihre Anzahl durch die Anzahl der Spulen bestimmen, wenn ein Motor verwendet wird. Bei einem dreiphasigen Generator sollte die Anzahl der Magnete 2/3 der Anzahl der Spulen betragen, und bei einem einphasigen Generator sollte sie dieser entsprechen. Meisterpraktiker raten zur Entscheidung für einen Drehstromgenerator.

Bei Verwendung eines Motors aus einer Waschmaschine müssen Magnete auf den Rotor des Motors geklebt werden. Bei Verwendung einer Radnabe werden die Magnete auf einen Kreis aus etwa 5 mm dickem Stahlblech gelegt. Beachten Sie beim Zusammenbau des Rotors die folgenden Regeln:

1. Der Abstand zwischen den Magneten muss gleich sein. Rechteckige Elemente an der Nabe haben lange Seiten entlang der Radien des Kreises und an der Motorwelle - entlang ihrer Längsachse.
2. Vor der Arbeit müssen Sie die Pole der Magnete bestimmen und markieren. Sie werden so installiert, dass die gegenüberliegenden Elemente unterschiedliche Polaritäten haben. Wechseln Sie beim Anbringen von Magneten die Plus- und Minuspole benachbarter Teile.
3. Um die Magnete fest auf der Oberfläche des Rotors zu halten, wird empfohlen, sie mit Epoxid zu füllen.

Wenn die Motorwelle als Rotor verwendet wird, wird das Teil an seiner Stelle in der Wicklung installiert und die Funktionsfähigkeit der Struktur wird überprüft, indem Voltmetersonden an den Drahtleitungen angebracht und die Welle mit einem Bohrer gedreht werden.

Bei Verwendung einer Nabe werden Spulen unabhängig voneinander aus Kupferlackdraht mit einem Querschnitt von 1 mm gewickelt.Jede Spule sollte aus 60 Windungen bestehen und eine Höhe von 9 mm haben. Spulen sollten auf dem flachen Teil der Radnabe montiert werden.

Verbinden Sie bei einem Drehstromgenerator die Enden der Drähte wie folgt:

• Lassen Sie die äußere Klemme 1 der Spule frei und verbinden Sie die innere Klemme mit der äußeren durch 4;
• Verbinden Sie die innere Verdrahtung von 4 Spulen mit der äußeren bei 7 und fahren Sie bis zum Ende fort, indem Sie die Wicklungsteile alle 2 Stück verbinden; an letzterem sollte ein freies inneres Ende verbleiben, das mit dem bereits belassenen oder anders markierten Ausgang leicht verdreht werden kann;
• Wiederholen Sie den Vorgang mit 2 Spulen und verbinden Sie die Drähte nach dem gleichen Prinzip alle 2 Elemente.
• Machen Sie dasselbe mit 3 Spulen und den verbleibenden unverbunden.

Am Ende der Arbeit hat der Master 6 separate Stifte. Die Wicklung muss mit Epoxid gefüllt und getrocknet werden.

Dann müssen Sie im Nabenlager die Welle einspannen, auf die der Rotorring mit Magneten gesetzt werden soll. Der Abstand zwischen den Ebenen der Teile beträgt 1-1,5 mm. Überprüfen Sie das Vorhandensein von Strom an den Klemmen, bauen Sie das Windrad zusammen und installieren Sie es am Mast.

Ausrüstungsservice

Während des Betriebs der Windmühle ist es notwendig, einmal im Monat eine allgemeine Inspektion der Befestigungselemente durchzuführen, das elektrische System auf Spannungsungleichgewicht zu überprüfen, die Steuerung in gutem Zustand zu sein und die Kabel gleichmäßig zu spannen. Für einen unterbrechungsfreien Betrieb lohnt es sich, alle 3-4 Monate die Batterieklemmen zu überprüfen und den Elektrolyt- und Ölstand am Generatorgetriebe zu überprüfen.

Zur jährlichen Inspektion gehören die Kontrolle der Messeroberflächen, die Leistungsbestimmung der Lager und deren Austausch. In diesen Zeiträumen wird auch der Elektrolytstand aufgefüllt, das Getriebe mit Öl gefüllt. Bei der jährlichen Wartung werden alle Knoten auf Funktionsfähigkeit überprüft.

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