Generator od motora sa tvrdog diska. Kako sastaviti vjetrogenerator od tri čvrsta diska i jedne pumpe iz mašine za pranje veša

Biciklizam vikendice, vidio sam radni vjetrogenerator:

Velike oštrice su se polako ali sigurno rotirale, vremenska lopatica je usmjerila uređaj u smjeru vjetra.
Hteo sam da shvatim sličan dizajn, iako nije u stanju proizvesti snagu dovoljnu za opskrbu "ozbiljnih" potrošača, ali i dalje radi i, na primjer, puni baterije ili napaja LED diode.

Koračni motori

Jedan od mnogih efektivne opcije mali domaći vjetrogenerator je upotreba koračni motor(SD) (engleski) koračni (stepper, step) motor) - u takvom motoru rotacija osovine se sastoji od malih koraka. Namotaji koračnog motora su kombinovani u faze. Kada se struja dovodi u jednu od faza, osovina se pomiče za jedan korak.
Ovi motori su mala brzina a generator sa takvim motorom se može priključiti vjetroturbina, Stirlingov motor ili drugi izvor energije male brzine. Kada koristite konvencionalni (komutatorski) motor kao generator jednosmerna struja za postizanje istih rezultata bilo bi potrebno 10-15 puta više visoka frekvencija rotacija.
Značajka stepera je prilično visok početni moment (čak i bez električnog opterećenja spojenog na generator), koji dostiže 40 grama sile po centimetru.
Koeficijent korisna akcija generator sa koračnim motorom dostiže 40%.

Da biste provjerili rad koračnog motora, možete spojiti, na primjer, crvenu LED diodu. Rotirajući osovinu motora, možete promatrati sjaj LED diode. Polaritet LED veze nije bitan jer motor proizvodi naizmjeničnu struju.

Disketni pogoni od pet inča, kao i stari štampači i skeneri, riznica su tako prilično moćnih motora.

Motor 1

Na primjer, imam SD sa starog floppy drajva od 5,25 inča koji je još uvijek bio dio ZX Spectrum- kompatibilan računar "Byte".
Takav disk sadrži dva namotaja, s krajeva i sredine kojih se donose zaključci - ukupno šestžice:

prvi namotaj kalem 1) - plava (engleski) plava) i žuti (eng. žuta);
drugi namotaj kalem 2) - crvena (engleski) crvena) i bijelo (engleski) bijela);
braon braon) žice - vodi od sredine svakog namotaja (eng. centralne slavine).

rastavljen koračni motor

Na lijevoj strani možete vidjeti rotor motora na kojem su vidljivi "prugasti" magnetni polovi - sjeverni i južni. Desno se vidi namotaj statora koji se sastoji od osam namotaja.
Otpor polovine namotaja je ~70 oma.

Koristio sam ovaj motor u originalnom dizajnu moje vjetroturbine.

Motor 2

Na raspolaganju mi je manje snažan koračni motor T1319635 kompanije Epoch Electronics Corp. sa skenera HP Scanjet 2400 Ima pet izlazi (unipolarni motor):

prvi namotaj kalem 1) - narandžasta (engleski) narandžasta) i crni (engleski) crna);
drugi namotaj kalem 2) - smeđa (engleski) braon) i žuti (eng. žuta);
crvena (engleski) crvena) žica - terminali spojeni zajedno od sredine svakog namotaja (eng. centralne slavine).

Otpor polovine namota je 58 oma, što je naznačeno na kućištu motora.

Motor 3

U poboljšanoj verziji vjetrogeneratora koristio sam koračni motor Robotron SPA 42/100-558, proizveden u DDR-u i dizajniran za 12 V:

Vjetroturbina

Postoje dvije moguće opcije za lokaciju ose radnog kola (turbine) vjetrogeneratora - horizontalna i vertikalna.

Prednost horizontalno(najpopularnije) lokacija osa smještena u smjeru vjetra je više efikasno korišćenje energije vjetra, nedostatak je složenost dizajna.

ja biram vertikalni raspored sjekire - VAWT (vetroturbina sa vertikalnom osovinom), što značajno pojednostavljuje dizajn i ne zahtijeva orijentaciju niz vjetar . Ova opcija je prikladnija za montažu na krov, mnogo je efikasnija u uvjetima brzih i čestih promjena smjera vjetra.

Koristio sam tip vjetroturbine koja se zove Savonius vjetroturbina. Savonius vjetroturbina). Izumljen je 1922 Sigurd Johannes Savonius) iz Finske.

Sigurd Johannes Savonius

Rad Savonius vjetroturbine zasniva se na činjenici da otpor drag) nadolazeći tok zraka - vjetar konkavne površine cilindra (lopatice) je veći od konveksnog.

Koeficijenti aerodinamičkog otpora ( engleski koeficijenti otpora) $C_D$

dvodimenzionalna tijela:
konkavna polovina cilindra (1) - 2,30
konveksna polovina cilindra (2) - 1,20
ravna kvadratna ploča - 1,17
3D tijela:
konkavna šuplja hemisfera (3) - 1,42
konveksna šuplja hemisfera (4) - 0,38
sfera - 0,5
Navedene vrijednosti su date za Reynoldsove brojeve. Reynoldsovi brojevi) u rasponu $10^4 - 10^6$. Reynoldsov broj karakterizira ponašanje tijela u mediju.

Sila otpora tela protoku vazduha $(F_D) = ((1 \over 2) (C_D) S \rho (v^2) ) $, gde je $\rho$ gustina vazduha, $v$ je brzina strujanja vazduha, $ S $ je površina poprečnog presjeka tijela.

Takva vjetroturbina rotira u istom smjeru, bez obzira na smjer vjetra:

Sličan princip rada koristi se u čašastom anemometru. šalica anemometar)- uređaj za mjerenje brzine vjetra:

Takav anemometar je 1846. godine izumio irski astronom John Thomas Romney Robinson ( John Thomas Romney Robinson):

Robinson je vjerovao da se čaše u njegovom anemometru od četiri šalice kreću brzinom jedne trećine brzine vjetra. U stvarnosti, ova vrijednost se kreće od dva do nešto više od tri.

Trenutno se za mjerenje brzine vjetra koriste anemometri sa tri čaše koje je razvio kanadski meteorolog John Patterson. John Patterson) 1926. godine:

Prodaju se generatori na bazi brušenih DC motora sa vertikalnom mikroturbinom eBay za oko 5 dolara:

Takva turbina sadrži četiri lopatice raspoređene duž dvije okomite ose, s promjerom radnog kola od 100 mm, visinom lopatice od 60 mm, dužinom tetive od 30 mm i visinom segmenta od 11 mm. Radno kolo je postavljeno na osovinu komutatora DC mikromotora sa oznakama JQ24-125H670. Nazivni napon napajanja takvog motora je 3 ... 12 V.
Energija koju generiše takav generator dovoljna je da upali "bijelu" LED.

Brzina rotacije Savonius vjetroturbine ne može premašiti brzinu vjetra , ali je u isto vrijeme ovaj dizajn karakterističan visoki obrtni moment (engleski) obrtni moment).

Efikasnost vjetroturbine može se procijeniti upoređivanjem snage koju proizvodi vjetrogenerator sa snagom sadržanom u vjetru koji puše kroz turbinu:
$P = (1\over 2) \rho S (v^3)$, gdje je $\rho$ gustina zraka (oko 1,225 kg/m 3 na nivou mora), $S$ je zahvaćena površina turbina (eng. pometeno područje), $v$ - brzina vjetra.

Moja vetroturbina

Opcija 1

U početku je moj propeler generatora koristio četiri lopatice u obliku segmenata (polovica) cilindara izrezanih iz plastične cijevi:

Veličine segmenata -
dužina segmenta - 14 cm;
visina segmenta - 2 cm;
dužina tetive segmenta - 4 cm;

Instalirao sam sastavljena konstrukcija na prilično visokom (6 m 70 cm) drvenom jarbolu od drveta, pričvršćenom samoreznim vijcima na metalni okvir:

Opcija 2

Nedostatak generatora bila je prilično velika brzina vjetra potrebna za okretanje lopatica. Za povećanje površine koristio sam sečiva izrezana plastične boce:

Veličine segmenata -
dužina segmenta - 18 cm;
visina segmenta - 5 cm;
dužina tetive segmenta - 7 cm;
udaljenost od početka segmenta do centra ose rotacije je 3 cm.

Opcija 3

Ispostavilo se da je problem snaga držača oštrica. U početku sam koristio perforirane aluminijske trake iz Sovjetskog Saveza dečiji konstrukcioni set 1 mm debljine. Nakon nekoliko dana rada, jaki udari vjetra doveli su do lomljenja letvica (1). Nakon ovog neuspjeha, odlučio sam izrezati držače oštrica od folije PCB-a (2) debljine 1,8 mm:

Čvrstoća PCB-a okomito na ploču je 204 MPa i uporediva je sa čvrstoćom aluminijuma na savijanje - 275 MPa. Ali modul elastičnosti aluminijuma $E$ (70.000 MPa) je mnogo veći od modula elastičnosti PCB-a (10.000 MPa), tj. teksolit je mnogo elastičniji od aluminijuma. Ovo će, po mom mišljenju, uzimajući u obzir veću debljinu držača tekstolita, omogućiti mnogo veću pouzdanost pričvršćivanja lopatica vjetrogeneratora.
Vjetrogenerator je montiran na jarbol:

Probni rad nove verzije vjetrogeneratora pokazao je njegovu pouzdanost čak i pri jakim naletima vjetra.

Nedostatak Savonius turbine je niska efikasnost - samo oko 15% energije vjetra se pretvara u energiju rotacije osovine (ovo je mnogo manje nego što se može postići sa vjetroturbina Daria(engleski) Darrieus vjetroturbina)), upotrebom sile podizanja (eng. lift). Ovu vrstu vjetroturbine izumio je francuski konstruktor aviona Georges Darrieux. (Georges Jean Marie Darrieus) - 1931. Patent SAD br. 1,835,018 .

Georges Darrieux

Nedostatak Daria turbine je u tome što ima vrlo loše samopokretanje (da bi se stvorio obrtni moment od vjetra, turbina se već mora okretati prema gore).

Pretvaranje električne energije koju proizvodi koračni motor

Vodovi koračnog motora mogu se spojiti na dva mostna ispravljača napravljena od Schottky dioda kako bi se smanjio pad napona na diodama.
Možete koristiti popularne Schottky diode 1N5817 sa maksimalnim reverznim naponom od 20 V, 1N5819- 40 V i maksimalna direktna prosječna ispravljena struja od 1 A. Povezao sam izlaze ispravljača u seriju da povećam izlazni napon.
Također možete koristiti dva ispravljača srednje tačke. Takav ispravljač zahtijeva upola manje dioda, ali je istovremeno izlazni napon prepolovljen.
Zatim se talasni napon izglađuje pomoću kapacitivnog filtera - kondenzatora od 1000 µF na 25 V. Za zaštitu od povećanog generiranog napona, 25 V zener dioda je spojena paralelno s kondenzatorom.

moj dijagram vjetrogeneratora

elektronska jedinica mog vjetrogeneratora

Aplikacija vjetrogeneratora

Napon koji generiše vjetrogenerator ovisi o veličini i konstantnosti brzine vjetra.

Kada vjetar njiše tanke grane drveća, napon doseže 2 ... 3 V.

Kada vjetar njiše debele grane drveća, napon doseže 4 ... 5 V (sa jakim udarima - do 7 V).

POVEZIVANJE SA JOULE THIFOM

Izglađeni napon iz kondenzatora vjetrogeneratora može se napajati na - niski napon DC-DC konverter

Vrijednost otpornika R odabire se eksperimentalno (ovisno o vrsti tranzistora) - preporučljivo je koristiti varijabilni otpornik od 4,7 kOhm i postepeno smanjivati njegov otpor, postižući stabilan rad konverter
Sastavio sam takav pretvarač na bazi germanijuma pnp-tranzistor GT308V ( VT) i impulsni transformator MIT-4V (kalem L1- zaključci 2-3, L2- zaključci 5-6):

PUNJENJE IONISTARA (SUPERKANDACITORA)

jonistor (superkondenzator, engleski) superkondenzator) je hibrid kondenzatora i hemijskog izvora struje.
Ionistor - nepolarni elementa, ali jedan od terminala može biti označen sa „strelicom“ kako bi se označio polaritet preostalog napona nakon što se napuni kod proizvođača.
Za početno istraživanje koristio sam jonistor kapaciteta 0,22 F za napon od 5,5 V (prečnik 11,5 mm, visina 3,5 mm):

Povezao sam ga preko diode na izlaz preko germanijumske diode D310.

Da ograničim maksimalni napon Za punjenje jonistora možete koristiti zener diodu ili lanac LED dioda - ja koristim lanac dva crvene LED diode:

Za sprječavanje pražnjenja već napunjenog jonistora kroz ograničavajuće LED diode HL1 I HL2 Dodao sam još jednu diodu - VD2.

Nastavlja se

Ovaj materijal će vam se sigurno svidjeti, jer ćemo u njemu pogledati način da dobijete jednostavan generator iz starog kompjuterskog CD/DVD drajva.

Prije svega, predlažemo da se upoznate sa autorovim videom

Pogledajmo šta nam treba:
- stari CD/DVD drajv;
- rezači žice;
- lemilica;
- bilo koje plastično kućište;
- žice;
- heksagon;
- perilica.

Prema autoru domaći generator, ideja je prilično efikasna, budući da je omjer prijenosnog omjera i motora koji pokreće zupčanik koji proširuje ležište diska prilično velik. Dakle, moguće je da se pri malim obrtajima istog zupčanika dobiju dobri obrtaji na elektromotoru, a mi ćemo moći dobiti generator. Da li će nam se planovi uspjeti ili ne, saznat ćemo na kraju pregleda, ali sada idemo na posao.

Prvo morate odlemiti ploču na kojoj je motor montiran.

Zatim odrežemo dio plastičnog kućišta pogona koji drži motor, kao i zupčanik koji nam je potreban. Kasnije ćemo izvući ručku iz ovog zupčanika kako bismo ga mogli okretati i proizvoditi električnu energiju.

Uzimamo prvu žicu i lemimo je na jedan od kontakata motora.

Zalemite drugu žicu na drugi kontakt.

Za testiranje generatora, autor ideje koristi UBS ulaze koji su ugrađeni u plastično kućište. Stoga on zalijepi komad pogona s motorom i zupčanikom u ovo tijelo pomoću pištolja za ljepilo.

Za izradu ručke trebat će vam šesterokut i podloška. Ovi dijelovi moraju biti pričvršćeni jedan za drugi. Autor to radi lemljenjem.

Zalemite žice na pinove USB konektora.

Na drugoj polovini plastičnog kućišta morate napraviti rupu za izbočenje zupčanika.

Na kraju ga zalijepite domaća olovka do zupčanika. Naš generator je spreman.

U ovom članku ćemo razmotriti model snažnog generatora napravljenog od magneta, koji je sposoban generirati električnu energiju snage 300 vati. Okvir je sastavljen od duraluminijskih ploča debljine 10 mm. Generator se sastoji od 3 glavna dijela: kućište, rotor, stator. Glavna svrha kućišta je fiksiranje rotora i statora u strogo određenom položaju. Rotirajući rotor ne smije dodirivati zavojnice statora sa magnetima. Aluminijumsko telo je sastavljeno od 4 dela. Ugaoni raspored pruža jednostavnu i krutu strukturu. Telo je izrađeno na CNC mašini. Ovo je i prednost i nedostatak razvoja, jer za kvalitetno ponavljanje modela morate pronaći stručnjake i CNC stroj. Prečnik diskova je 100 mm.

U online trgovini možete kupiti i gotov električni generator.

Rotor električnog generatora I. Belitsky

Rotor je gvozdena osovina. Na njima se nalaze 2 željezna diska sa neodimijskim magnetima. Između diskova na osovini utisnuta je željezna čaura. Njegova dužina zavisi od debljine statora. Njegova svrha je osigurati minimalni razmak između rotirajućih magneta i zavojnica statora. Svaki disk sadrži 12 neodimijumskih magneta prečnika 15 i debljine 5 mm. Za njih su napravljena sjedišta na disku.

Treba ih zalijepiti epoksidna smola ili drugog ljepila. U ovom slučaju potrebno je strogo pridržavati se polariteta. Kada su sklopljeni, magnete treba postaviti tako da nasuprot svakom stoji drugi sa suprotnog diska. U ovom slučaju, polovi moraju biti različiti jedan prema drugom. Kako piše autor razvoja (Igor Beletsky): „Bilo bi ispravno imati različite polove, tako da dalekovodi izašao iz jednog i ušao u drugi, definitivno S = N.” Neodijumske magnete možete kupiti u kineskoj internetskoj trgovini.

Statorski uređaj

Za podlogu je korišten lim od tekstolita debljine 12 m. U limu su napravljene rupe za zavojnice i čahure rotora. Spoljni prečnik gvozdenih namotaja koji se ugrađuju u ove rupe je 25 mm. Unutrašnji prečnik jednak prečniku magneta (15 mm). Zavojnice obavljaju 2 zadatka: funkciju magnetno vodljive jezgre i zadatak smanjenja lijepljenja pri prelasku s jedne zavojnice na drugu.

Zavojnice su izrađene od izolovane žice debljine 0,5 mm. 130 zavoja je namotano na svaki kalem. Smjer namotaja je isti za sve.

Prilikom stvaranja snažnog generatora od, morate znati da što je veća brzina koja se može osigurati, veći će izlazni napon i struja uređaja biti za slobodnu energiju.

Nastavljamo sa recikliranjem plastične boce. Predlažem da razmislite o izradi vertikalne rotacijske vjetrenjače od četiri boce. Korištena rotirajuća jedinica može postati generator slabih struja ili odličan senzor brzine vjetra za domaći anemometar. Prikazane su fotografije i video zapisi vjetrenjače. Dijagram montaže je detaljno prikazan u nastavku.

Kako napraviti vjetrenjaču od PET boca vlastitim rukama

1. Neophodan alat: termo pištolj, makaze, bušilica, nož i odvijač. Korišteni materijali: četiri identične PET boce sa čepovima zapremine od 0,2 do 2 litre svaka, motor tvrdi disk, plastičnu teglu vitamina, stari sifon za sudoper i drveni stub potrebne dužine.

2. Razmatra se rastavljanje čvrstog diska računara. Za rad će vam trebati motor i gornja ploča za pričvršćivanje disk ploče pomoću pričvršćivača. Pričvršćivači se mogu koristiti sa Phillips odvijačem, ali češće sa zvjezdicom.

3. Počinjemo rad s najintenzivnijom i najvažnijom jedinicom - ugradnjom rotacijske jedinice u poklopac tegle s vitaminima. Da biste to učinili, ispod kraja motora, strogo simetrično, vlastitim rukama, nožem izrežite rupu u plastičnom poklopcu limenke.

Električni motor Rupa za poklopac limenke

4. Označavamo rupe za montažu duž gornje trake i bušimo ih.

5. Ugradite rotirajuću jedinicu u poklopac.

Rupe su označene.Okretna jedinica je fiksna.

6. Teglu označimo na četiri sektora i dobro zagrijanim topljivim pištoljem simetrično zalijepimo četiri poklopca. Ljepilo se obilno nanosi na poklopac i poklopac je zalijepljen na pravom mjestu. Na tegli ne bi trebalo da bude etiketa, a preporučljivo je očistiti zalepljene delove brusnom krpom.

7. Zavrnite PET boce u čepove i trajnim markerom označite izreze u tegli. Položaj izreza određuje smjer rotacije vjetrenjače. Izrezi bi trebali biti na istoj strani kao što je prikazano na fotografiji, odnosno, prilikom rotacije, vjetrenjača pokušava zategnuti poklopac.

8. Izrežite boce jednu po jednu i odmah ih zašrafite. Teglu zašrafimo u poklopac - domaća vjetrenjača je spremna. Korisno je provjeriti i, ako je potrebno, izbalansirati kotač komadom plastelina.

Poklopci su zalijepljeni

9. Pitanje ugradnje vjetroturbine u početku je izazvalo poteškoće, ali je neočekivano lako riješeno. Standardi inča tvrdog diska i sifona iz sudopera pokazali su se istim, a motor je savršeno fiksiran spojnom maticom na sifonu; ako je potrebno, možete dodati gumenu podlošku. Prije ugradnje, motor je odvojen od poklopca, umetnuta je kapica i poklopac limenke je osiguran nazad. Da bi se procijenile mogućnosti generiranja motora, žice su zalemljene na namotaje motora.

10. Kraj stuba je čvrsto umetnut u sifon i cijela konstrukcija je postavljena za ispitivanje. Vjetrenjača je prilično osjetljiva i na tihom vjetru odmah je počela polako da se okreće.

Jedinica rotacije je fiksna

Jednostavan generator vjetra može se napraviti od nekoliko neispravnih tvrdi diskovi i pumpa za vodu iz veš mašina. Alternativna energija je bliža nego što se čini; sada ima više nego dovoljno smeća da se naprave tako neophodne stvari. Ovaj dizajn, naravno, neće napajati cijelu vašu kuću strujom, ali je sasvim prikladan za punjenje svih vrsta USB uređaja.

Trebaće

Automatska pumpa veš mašina. Stoji na samom dnu i služi za pumpanje vode iz bubnja u kanalizaciju.
Četiri hard diska, različitih proizvođača.
Stub je duga cijev za postavljanje vjetrenjače na visini.
Vijci, matice, podloške.
Žice.

Nekoliko riječi o pumpi za vodu

Pumpa za vodu će se koristiti kao generator koji proizvodi električnu energiju. Sastoji se od pokretnog rotora sa trajnim magnetima i pokretnog statora sa magnetnim jezgrom u obliku slova U i zavojnicom na njemu.

Rotor se prilično lako izvlači.

Zahvaljujući upotrebi trajnih magneta, takva pumpa savršeno radi kao generator, sposoban da isporuči do 250 V. Naravno, naša vjetrenjača neće proizvoditi takve brzine i izlazni napon će biti nekoliko puta manji.

Proizvodnja vjetrogeneratora

Odlučeno je da se pumpa osigura konstrukcijskim čeličnim uglovima, savijanjem i rezanjem po potrebi.

Ispalo je ovako, neka vrsta stezaljke.

U magnetskom krugu pumpe napravljena je rupa za pouzdanije fiksiranje.

Sastavljena jedinica.

Lopatice vjetroturbine

Oštrice su izrađene od PVC cijevi.

Režemo cijev na tri jednaka dijela po dužini.

A onda iz svake polovine izrežemo vlastitu oštricu.

Izrađujemo rupe na mjestima gdje su noževi pričvršćeni na generator.

Dodatak za sečivo

Za pričvršćivanje lopatica vjetrogeneratora korištena su dva diska iz HDD-a.

Rupa u kojoj se savršeno uklapa u prečnik radnog kola.

Hajde da to obeležimo.

Hajde da bušimo.

Diskovi su pričvršćeni na rotor vijcima, podloškama i maticama.

Zavrnite oštrice.

Okretna jedinica

Tako da se vjetrenjača, ovisno o vjetru, može okretati druga strana mora se instalirati na gramofon, u čijoj ulozi će se koristiti motor sa tvrdog diska, pošto su tamo vrlo dobri ležajevi.