Vetrogenerator iz avtomobilskega generatorja z lastnimi rokami: tehnologija sestavljanja vetrnice in analiza napak

Vetrnice – obetavna alternativa tradicionalni energetiki. Energija vetra, pretvorjena v električno energijo, obljublja, da bo poceni, enostavno pridobljiva in stroškovno ugodna. In če upoštevamo položnice, ki zdaj prihajajo za elektriko, se zaradi varčevanja splača poskusiti izdelati lasten vetrni generator, se strinjate?

Obstajajo resnični primeri izdelave naprav, ki proizvajajo spodobno količino energije. Kljub temu pa zmogljivosti vetrnic trenutno močno prekašajo konkurente, ki bi se lahko primerjali s tradicionalnim načinom pridobivanja električne energije.

Predstavili smo vam vodnik, s pomočjo katerega boste lahko sami izdelali vetrni generator iz avtomobilskega alternatorja. V članku, ki vam je na voljo, so podrobno opisane pogoste napake, do katerih prihaja pri izdelavi vetrnic. Za boljšo predstavo so članku dodane tematske fotografije in videoposnetki.

O doma izdelanih vetrnicah za dom

Posebno zanimanje za vetrno energijo se kaže na ravni gospodinjstev. To je razumljivo, če le bežno pogledamo naslednji račun za porabljeno energijo. Zato se različni mojstri aktivirajo in izkoriščajo vse možnosti za poceni pridobivanje električne energije.

Ena od takih, povsem resničnih možnosti, je tesno povezana z vetrnico iz avtomobilskega alternatorja. Že pripravljeno napravo – avtomobilski alternator – je dovolj opremiti z ustrezno izdelanimi lopaticami, da lahko s sponk alternatorja pridobimo določeno količino električne energije.

Res pa bo učinkovito deloval le ob vetrovnem vremenu.

Primer iz prakse uporabe vetrnih generatorjev v gospodinjstvu. Dobro zasnovana in precej učinkovita praktična konstrukcija vetrnice. Nameščen je trikraki propeler, kar je redkost pri domačih napravah.

Uporaba pravzaprav katerega koli avtomobilskega alternatorja je primerna za izdelavo vetrnice. Vendar se za ta namen običajno izberejo zmogljivi modeli, ki lahko dajejo velike tokove. Pri tem so najbolj priljubljene konstrukcije alternatorjev iz tovornjakov, velikih avtobusov, traktorjev in podobnih vozil.

Poleg alternatorja boste za izdelavo vetrnice potrebovali še vrsto sestavnih delov:

• dvo- ali trikraki propeler;
• avtomobilski akumulator;
• električni kabel;
• mast, nosilni elementi, pritrdilni elementi.

Konstrukcija propelerja z dvema ali tremi lopaticami velja za najbolj optimalno za klasični vetrni generator. Toda domači projekt je pogosto daleč od inženirske klasike. Zato se za domačo konstrukcijo najpogosteje poskušajo izbrati že pripravljene propelerje.

Ventilatorska lopatica iz osebnega avtomobila, ki bo uporabljena kot propeler domače vetrne naprave. Lahkost in velika uporabna površina za zračno silo omogočata uporabo takšnih možnosti.

Takšna je na primer lahko lopatica iz zunanje enote klimatske naprave split sistema ali iz ventilatorja istega avtomobila. Toda ko obstaja želja po sledenju tradicijam načrtovanja vetrnih generatorjev, bo treba propeler vetrnice sestaviti od začetka do konca sam.

Preden se odločite za montažo in namestitev vetrnega generatorja, je vredno oceniti podnebne podatke lokacije in izračunati vračilno dobo. Bistveno pomoč pri tem bo nudila informacija iz zelo zanimivega članka, ki ga priporočamo v branje.

Tehnologija sestavljanja vetrnega generatorja

Optimalna osnova za generator domače vetrnice se zdi model AT-700, vzet iz traktorja serije DT. Res pa je, da je ta traktorski generator v prvotni obliki zasnovan za hitrost vrtenja rotorja do 6000 vrt/min. Za konstrukcijo domače vetrnice je tak parameter pretiran.

Obstajata dva izhoda iz situacije:

1. Uporabiti kakšen reduktor-multiplikator, ki daje zahtevano prestavno razmerje.
2. Preprijati obstoječe navitje statorja AT-700 za nizke vrtljaje.

Načeloma sta obe možnosti modernizacije naprave dosegljivi. Toda, sodeč po mnenjih izkušenih konstruktorjev, je možnost s previtjem navitja statorja bolj sprejemljiva. Še posebej, če upoštevamo težo samega generatorja AT-700, ki dosega 6 kg.

Traktorski generator AT-700. Številni projekti na domačem področju so bili razviti na podlagi prav te naprave, ki ima visoko tokovno oddajo. Vendar je potrebna majhna modernizacija.

Če napravo dopolnimo z reduktorjem, se teža skupnega modula podvoji. In to je pomemben parameter za konstrukcijo vetrnice. Teža si vedno prizadevamo zmanjšati.

Pri uporabi generatorja K 701 v konstrukciji vetrnice bo potrebna določena modernizacija:

Korak 1. Propeler vetrne elektrarne

Material za izdelavo lopatic propelerja je namakalna aluminijasta cev (d = 200 mm) dolžine 0,7 – 1,0 m. Najprej jo razrežejo vzdolžno na štiri dele, nato pa iz dveh ali treh dobljenih delov izrežejo lopatice zahtevane oblike.

Ker je aluminij material, ki se dobro obdeluje, izrezati potrebno obliko lopatice iz kosa cevi ni problem. Glavno je pravilno izračunati in narisati predlogo.

Izdelane lopatice bodočega propelerja je treba nekako pritrditi in namestiti na gred generatorja. To delo je bolj zahtevno, zahteva natančno ravnotežje in še posebej pri izvedbi trikrake konstrukcije. Obstaja veliko možnosti za izdelavo diska propelerja. Eden od njih je izdelava tega dela iz aluminijastih plošč.

Treba bo izračunati premer diska propelerja ob upoštevanju dolžine lopatic (en meter). Za razpon krila 2 metra je lahko izračunani premer diska 150-200 mm. Na podlagi izračunanega premera se iz pločevinastega aluminija izreže potrebno število okroglih plošč (6-7 kosov).

Primer izdelave propelerja vetrnega generatorja iz 200-milimetrske aluminijaste cevi, ki se uporablja na kmetijskih poljih za namakanje pridelkov. Rezultat je lahka in učinkovita konstrukcija.

Izrezane okrogle plošče se polagajo ena na drugo, poravnajo po robovih in pritrdijo. Za pritrditev je najbolje uporabiti kakovostno epoksidno lepilo. Vendar niso izključene niti druge metode pritrjevanja.

Na končnem zlepljenem disku je treba na sredinski točki označiti in izvrtati luknjo za pritrditev na gred generatorja. Luknjo je treba obdelati z utorom za pero, ki ustreza velikosti peresa, nameščenega na gredi rotorja generatorja.

Tako pripravljen propelerjev disk se označi za pritrditev lopatic. Po označenih črtah se izvrtajo luknje za vijake pritrditve nosilcev. Ti deli so prav tako izdelani iz aluminija z izbiro debeline, ki je zadostna za kompenzacijo prenesenih sil.

Preostane vam le, da pritrdite že izdelane lopatice na disk na predvidenih mestih spoja, jih uravnotežite na ravni podlagi in privijte s sorniki.

Korak 2. Izdelava jambora iz cevi

Traktorski generator AT-700, opremljen z doma izdelanim propelerjem, že predstavlja pravo vetrno turbino. Za dosego največjega učinka konstrukcije je priporočljivo, da jo dvignete za približno 5–7 metrov in ji obenem omogočite krožno gibanje za 360°.

Zato vetrnico postavite na jambor, ki ga najlažje izdelate iz kovinske cevi.

Nameščen jambor iz kovinske cevi premera 50 mm z vetrnim generatorjem na vrhu. Za stabilnost jambora se uporabljajo napenjalne vrvi iz kovinske žice.

Jambor višine 5–7 metrov, opremljen z vetrnim generatorjem na vrhu, bo izpostavljen znatnim obremenitvam. Zato mora biti premer kovinske cevi dovolj velik – vsaj 50 mm v zunanjem premeru.

Pritrditev jambora se izvede s štirimi jeklenimi napenjalnimi vrvi, pritrjenimi na vrhu blizu vetrnice in napetimi v nasprotju ena drugi.

Pod zgornji rob jamborne cevi se v notranjost vtlači par ustreznih ležajev ali se pritrdi na kak drug način. To bo nosilni vrtljivi blok, v katerega bo nameščena vetrnica z generatorjem in propelerjem. Preostane vam le še izdelava same vetrnice in namestitev vse potrebne opreme nanjo.

Korak 3. Kako izdelati aluminijasti vetrokaz

Vetrnično konstrukcijo, ki ima na enem koncu prostor za avtomobilski generator s propelerjem, na drugem pa prostor za 'rep', je priporočljivo izdelati iz lahkega, a trpežnega materiala.

Na primer, aluminijasta cev pravokotnega profila bi bila kot nalašč za osnovo. Za pritrditev generatorja na profilno cev je najbolj priročno uporabiti objemke iz mehke kovinske pločevine (najbolje nerjaveče).

Primer možne pritrditve ohišja generatorja na profilno cev vetrnice. Tu je uporabljen kovinski okvir s sprednjima in zadnjima nosilcema za vijačno povezavo.

Rep vetrnice lahko izdelate iz istega aluminijastega lista in ga pritrdite na profilno cev s kotniki. Na točki težišča na profilni cevi je treba utrditi kovinsko palico iz nerjavečega jekla.

Ta del je v obliki dolgega sornika (250–300 mm), premera približno 30 mm (izračunan), ki prečno prehaja skozi telo profilne aluminijaste cevi in se spodaj pritrdi z matico. Na matico se namesti protimatica.

Premer navoja sornika mora biti nekoliko manjši od notranjega premera ležajnih obročev, ki so vtisnjeni v jamborno cev. Na sredini sornika, vzdolž njegove osi, se izvrta luknja 7–10 mm. Skozi to luknjo bo speljan električni kabel od generatorja in bo po cevi odhajal navzdol do priključnega mesta.

Korak 4. Namestitev in priklop vetrnega generatorja

Po vseh opisanih pripravah (obvezno v brezvetrnem vremenu) se lotite namestitve:

1. Na podnožje vetrovke s sponkami pritrdite traktorski generator.
2. Dvignite jambor od tal za 1,5–2 metra in namestite vetrovko s podpornim vijakom na ležaje.
3. Hkrati napeljite kabel od generatorja skozi telo vijaka in naprej znotraj cevi do spodnje izhodne točke.
4. Prav tako malo pod podnožjem vetrovke togo namestite omejevalnik, ki omogoča vrtenje vetrovke za 360° v eno ali drugo smer, vendar ne več.
5. Dvignite jambor dokončno in ga utrdite z jeklenimi vrvicami.
6. Priključite konce kabla na sprejemno napravo (običajno prek krmilnika na akumulatorsko baterijo).

S tem je konstrukcija vetrnega generatorja lahko zaključena. Vendar je še veliko posameznih podrobnosti postopka, s katerimi se boste srečali v obdobju uporabe naprave.

Strukturna shema popolne vetrne naprave: 1 – vetrnica, 2 – pretvornik za polnjenje akumulatorja; 3 – avtomobilski akumulator; 4 – inverter 24/220; 5,6 – izhodi napetosti 220 V in 24 V.

Ti deli so že povezani z avtomatiko, ki uravnava shranjevanje in porazdelitev energije. Naprave, kot so krmilnik polnjenja, tokovni inverter in druge, so obvezne komponente vetrnih generatorjev.

Foto primer sestavljanja vetrnice po korakih

Oglejmo si primer gradnje vetrnice za 24 V, sestavljene na osnovi avtomobilskega generatorja. Izdelek začne stabilno delovati pri vetru s hitrostjo 5 m/s. V srednje vetrovnem vremenu s sunki do 15 m/s naprava dobavlja od 8 do 11 A, v dneh z močnim vetrom se učinkovitost poveča. Moč ni večja od 300 W.

V bistvu je vse delo opravljeno, ostane le še povezati ločene komponente uporabnega gospodinjskega agregata:

Z lastnimi rokami izdelana naprava razvije 24 V, uporabimo jo lahko za polnjenje baterij mobilne opreme in za oskrbo z energijo svetlobnih linij z varčnimi svetilkami.

Analiza napak pri konstruiranju

Sestavljanje vetrnega generatorja v domačih razmerah z lastnimi rokami seveda ni brez napak. Tudi pri konstrukcijah industrijskih vetrnikov inženirji delajo napake. Toda iz napak se učimo, kar potrjujejo popolnoma uveljavljene domače konstrukcije.

Tako med napakami pri izdelavi domačih vetrnih generatorjev pogosto izstopa podrobnost, kot je odsotnost zavornega modula v konstrukciji generatorja. Standardna izvedba takšnih naprav (avtomobilskih ali traktorskih) te podrobnosti ne predvideva. Zato je generator treba dodelati.

Vendar se vsakemu »konstruktorju« ne ljubi ukvarjati s tem občutljivim opravilom. Mnogi to podrobnost zanemarijo, računajoč na »morda bo v redu«. Kot rezultat – ob močnem vetru se propeler zavrti do neverjetno visokih hitrosti. Ležaji generatorja ne zdržijo, razbijejo ležišča aluminijastih pokrovov. Pride do blokade rotorja.

Uničen vetrni generator zaradi pomanjkljivosti v konstrukciji. Napake pri konstruiranju in montaži podobnih konstrukcij vodijo do hudih posledic.

K tej isti temi sodi pomanjkljivost, povezana z odsotnostjo omejevalnika zasuka vetrokaza. Pogosto to komponento preprosto pozabijo namestiti in se je spomnijo šele, ko vetrni tokovi začnejo vrteti »petelinčka« okoli svoje osi kot vrtavko v oddaji »Čto? Gde? Kogda?«. Rezultat je žalosten.

Najmanj škode – zvijanje in pretrganje električnega kabla, v hudih primerih pa razpad celotne konstrukcije.

Druga opazna napaka pri sestavljanju je napačen izračun težišča na podlagi vetrovnice. V tem primeru lahko naprava nekaj časa deluje normalno. Sčasoma pa pride do poševnosti v ležajnem sklopu, prostost vrtenja je omejena, učinkovitost konstrukcije pri oddajanju energije pa se močno zmanjša.

O tem, kako pravilno izračunati vetrni generator, boste izvedeli v članku, ki vam ga ponujamo.

Pogosto poskušajo s tokom, pridobljenim iz generatorja, neposredno napajati akumulatorsko baterijo. Kmalu se začnejo čuditi – zakaj akumulator ne drži napolnjenosti ali pa odkrijejo preboj 2–3 celic.

To je banalna in naravna napaka, saj mora v vsakem primeru polnjenje akumulatorja potekati pod določenimi tokovi in napetostmi. Tu je potreben nadzor tega procesa.

Domačim mojstrom, ki jih zanima tema sestave vetrnega generatorja, ponujamo, da si ogledate še eno izvirno različico. V predlaganem članku je opisana izdelava generatorske naprave iz odpadnih delov pralnega stroja.

Zaključki in koristen video na to temo

Tudi navaden električni izvijač lahko postane vetrnica, če poznate osnove zgradbe vetrnega generatorja.

Zanimanje za vetrne generatorje ne upada. Nasprotno, to možnost pridobivanja električne energije vse pogosteje obravnavajo tudi lastniki podeželskih nepremičnin.

Očitno je, da lahko kombinacija več vrst energije – vetrne, sončne, hidroelektrarn ali jedrskih elektrarn – prinese ekonomski učinek. Pri tem so tveganja uporabnika, da ostane brez elektrike, zmanjšana na nič.

Želite povedati o tem, kako ste sami sestavili vetrnico za oskrbo počitniške hiše z elektriko? Želite deliti koristne informacije, ki niso omenjene v članku? Pišite, prosim, komentarje v spodnjem bloku, delite vtise, tehnične podrobnosti, znane le vam, in fotografije na temo članka.