Generator angin vertikal DIY. Video generator angin vertikal do-it-yourself: Generator angin Lenz

Banyak pengrajin terutama yang tinggal di pedesaan yang memanfaatkan sumber energi terbarukan yaitu pembangkit listrik tenaga angin.

Membeli generator angin industri akan membutuhkan biaya yang cukup besar, jadi dengan menggunakan peralatan lama Anda dapat membuat generator angin yang cukup bagus.

Masalah utamanya adalah mendapatkan parameter kelistrikan nominal, untuk itu perangkat harus memiliki kecepatan putaran yang tinggi.

Cara membuat kincir angin dengan tangan Anda sendiri

Sebagai generator kincir angin do-it-yourself, digunakan generator bekas dari mesin pertanian: dari mesin pemanen, traktor, mobil, kecepatan putaran generator ini berkisar antara 3 hingga 7 ribu rpm.

Dalam prakteknya ternyata kincir angin tipe rotor dengan susunan vertikal dapat mencapai kecepatan kurang lebih 60 rpm, sedangkan kincir angin berbilah tiga yang letaknya horizontal dengan susunan horizontal pada kecepatan angin mencapai 300 rpm.

Untuk membuat kincir angin dengan tangan Anda sendiri dan mencapai pengoperasian generator yang efisien, disarankan untuk menggunakan pengganda (gearbox), ada beberapa nuansa dalam penggunaan gearbox.

1. Sebagian energi angin hilang di gearbox itu sendiri, sehingga efisiensinya tidak melebihi 40%.
2. Untuk meningkatkan kecepatan putaran generator maka torsi ditingkatkan, untuk itu perlu meningkatkan kecepatan poros keluaran dengan menambahkan roda gigi, yang dapat menyebabkan penurunan torsi.

Rumus hubungan ini terlihat seperti ini: M in = K*(M m + M s), dimana:
K – rasio roda gigi;
M s – momen perlawanan;
M m adalah momen pengganda.

Dari rumus ini dapat disimpulkan bahwa yang ideal adalah tidak adanya pengganda. Sayangnya, saat membuat generator angin dengan tangan Anda sendiri, tidak mungkin menolaknya.

Untuk kincir angin bertenaga buatan sendiri, Anda juga dapat menggunakan motor asinkron dengan rotor sangkar tupai (P n = 5,5 kW; n = 960 rpm; U n = 380/220 V) sebagai generator.

Untuk multiplier bisa ambil girboks dari mobil, peralatan mesin, dll. Yang penting rasio roda gigi (K) girboks tersebut = 5.

Bilah generator angin terbuat dari pipa baja, dipotong memanjang menjadi empat bagian; Anda dapat menggunakan profil buatan sendiri yang terbuat dari kain fiberglass yang diresapi dengan resin epoksi; bilah helikopter samping dari MI-24 sangat ideal.

Agar motor asinkron dapat bekerja dalam mode generator, kita memutar motor hingga muncul EMF pada belitannya. Maka perlu untuk meningkatkan amplitudo tegangan fasa menjadi 310 V menggunakan fenomena resonansi, untuk ini kita menghubungkan kapasitor ke belitan fasa, kapasitansi kapasitor ditentukan dengan rumus C = 1/98696 x Lph, dimana Lph adalah induktansi belitan fasa, motor dengan karakteristik di atas Lph - 120 mH substitusikan ke dalam rumus dan dapatkan C = 1/98696 x 0,12 = 84 µF, Anda dapat menggunakan kapasitor 100 µF.

Kapasitor dapat digunakan seperti KBG-MN atau jenis lainnya, namun dengan tegangan hingga 400 V, sebaiknya bank kapasitor ditempatkan pada wadah berinsulasi.

Keuntungan dari generator kincir angin DIY yang dibuat berdasarkan motor asinkron:

1. Klifaktor rendah (koefisien harmonik) tidak lebih dari 2%, yang menjamin efisiensi tinggi dan hanya menghasilkan energi yang berguna.
2. Tidak ada belitan yang berputar atau komponen elektronik yang peka terhadap pengaruh luar.
3. Umur panjang.
4. Tegangan keluarannya adalah 220/380 V. Berkat ini, beban dapat dihubungkan langsung dari perangkat, menghilangkan inverter.
5. Generator asinkron lebih terlindungi dari kelembapan dan kontaminasi, serta memiliki perlindungan lebih baik terhadap arus hubung singkat dan beban berlebih.

Kesederhanaan dan keandalan maksimum perangkat Kincir angin DIY untuk rumah Hal ini dicapai dengan menempatkan poros motor angin langsung dengan poros generator, dan kecepatan putaran tidak boleh melebihi 120 - 150 rpm, sedangkan sebaiknya tidak ada alat pengereman dan penstabil kecepatan serta belitan eksitasi.

Selain menggunakan motor asinkron secara langsung, dapat diubah dan digunakan sebagai turbin berdasarkan motor tersebut, sehingga rotor motor menjadi bosan. Motor listrik merk AIR71A4, P - 0,55 kW pada 1360 rpm dengan 4 kutub, 3 fasa, mempunyai rotor dengan Ø 66,7 mm setelah dialur menjadi 56 mm, masing-masing kutub direkatkan 40 magnet, rotor disegel dan diisi dengan epoxy Damar .

Penyimpanan energi dilakukan dengan menggunakan baterai dan inverter yang dikendalikan oleh saklar elektronik.

Saat membuat kincir angin vertikal dengan tangan Anda sendiri, disarankan untuk menggunakan penahan bilah pegas yang dapat menangkal angin topan, yaitu hanya akan sejajar dengan angin tanpa menimbulkan hambatan. Di akhir badai, Anda hanya perlu memutar poros turbin angin hingga baling-balingnya berputar karena pengaruh angin.

Angin adalah sumber energi yang paling mudah diakses, bersih, dan gratis. Ada alat khusus yang dapat mengubah energi angin. Ini disebut generator angin. Pada artikel ini kami akan memberi tahu Anda cara membuat generator angin dengan tangan Anda sendiri dari bahan yang paling umum dan tersedia.

Generator angin adalah roda angin dengan bilah besar, kotak roda gigi (mekanisme khusus yang mengubah dan mentransmisikan torsi), tiang untuk memasang perangkat, baterai dan inverter (perlu mengubah arus searah yang dihasilkan menjadi arus bolak-balik efektif ).

Prinsip dasar pengoperasian perangkat

Aliran energi angin memutar roda kincir angin dengan bilahnya, dan melalui gearbox torsi mulai disalurkan ke poros generator. Beginilah cara energi mekanik diubah menjadi energi listrik.

Daya pengoperasian generator angin berbanding lurus dengan parameter roda angin, kecepatan angin (berdasarkan rata-rata) dan ketinggian tiang. Biasanya diameter bilah generator angin dapat bervariasi dari 0,5 hingga 50 meter.

Manfaat ekonomi

Penggunaan generator angin bermanfaat secara ekonomi di wilayah yang kecepatan angin rata-rata tahunannya minimal 4 m/s. Parameter ini dapat diklarifikasi menggunakan “Peta Sumber Daya Angin Rusia”. Generator angin mulai bekerja pada kecepatan angin 2 m/s. Bahkan pada kecepatan angin seperti ini baterainya dapat diisi.

Sebagian besar generator angin yang ada diklasifikasikan sebagai turbin jaringan. Artinya hanya berfungsi jika ada jaringan listrik (lokal atau terpusat, misalnya menggunakan genset diesel). Hal ini disebabkan ketidakstabilan arus angin. Jaringan memiliki efek menstabilkan dalam hal ini.

Syarat utama penggunaan generator angin jaringan adalah daya jaringan harus minimal 1,8 kali lebih tinggi dari daya turbin angin.

Prinsip pengoperasian perangkat

Dengan arus angin yang kuat, bilah generator angin mulai berputar. Energi putaran yang dihasilkan mulai disalurkan ke pengganda (generator listrik) melalui rotor. Ada desain generator angin dimana pengganda tidak dipasang untuk meningkatkan produktivitas. Turbin angin dapat beroperasi satu per satu, sebagai satu kompleks, atau dalam kelompok besar, membentuk semacam ladang angin.

Jenis

Sebelum membuat generator angin, Anda perlu memutuskan jenis perangkat apa yang akan dibuat - horizontal atau vertikal (putar). Pilihan yang lebih sederhana dan terjangkau adalah memasang generator angin vertikal, karena sistem ini memiliki koefisien pengaruh angin efektif yang lebih tinggi, dan penyeimbangan perangkat jauh lebih mudah.

Kekuatan perangkat

Semakin kuat generator yang dipilih, semakin besar diameter dan berat kincir anginnya. Artinya, penyeimbangan dan pengamanan struktur akan menjadi jauh lebih sulit.

Aksesori dan elemen:

• generator 12V;
• Aki 12V (Anda dapat mengambil aki mobil, tetapi lebih baik membeli aki alternatif, harganya sekitar 40 USD, tetapi lebih tahan lama dan aman);
• rotor 1,5-2 m;
• ember logam besar atau tong logam (baja tahan karat atau aluminium);
• relai untuk pengisian baterai;
• relai pengisi daya lampu (misalnya, mobil);
• saklar semi-hermetik;
• voltmeter (Anda dapat mengambilnya dari mobil atau dari alat pengukur bekas apa pun);
• eksternal dosis besar (kotak distribusi);
• tiang dengan ketinggian 2 hingga 10 meter (dapat dibuat secara mandiri dari pipa PVC dan komponen logam untuk alasnya);
• kabel;
• empat baut M6;
• 2 klem atau kawat baja tahan karat (untuk diikat ke tiang).

Alat dasar:

• Kunci;
• Obeng;
• Bor dengan bor;
• Pemotong kawat.

Sebelum memasang struktur tiang, pondasi dituangkan sesuai dengan volume penampang pipa dan alasnya, dengan mempertimbangkan nuansa iklim dan tanah di lokasi. Tiang dengan turbin angin dipasang setelah campuran beton mencapai kekuatan maksimum (setidaknya seminggu harus berlalu). Pilihan yang kurang dapat diandalkan adalah dengan mengubur tiang setengah meter ke dalam tanah menggunakan tali pengikat.

Selanjutnya dibuat rotor dan dibuat ulang katrol (roda gesekan dengan alur atau pelek di sekeliling keliling yang meneruskan gerakan ke tali atau sabuk penggerak) generator. Diameter rotor dipilih berdasarkan kecepatan angin rata-rata. Diameter rotor dipilih berdasarkan kecepatan angin rata-rata tahunan. Padahal, hingga kecepatan 6-7 m/s, daya produktif rotor 3 m akan lebih tinggi.

Laras harus dibagi menjadi 4 bagian yang benar-benar sama menggunakan spidol dan pita pengukur. Selanjutnya, bilah masa depan dipotong dengan penggiling atau gunting logam. Mereka dibaut ke bawah dan katrol.

Letak baut diukur dengan sangat akurat sehingga di kemudian hari Anda tidak perlu terus-menerus mengatur putarannya.

Bilah pada larasnya bengkok, hal ini harus dilakukan dengan hati-hati untuk menghindari hembusan angin yang terlalu tiba-tiba saat angin bertiup.

Elemen penghubung

Pada tahap selanjutnya, sambungkan kabel ke generator dan rakit rangkaian dalam dosis tertentu. Pasang generator ke tiang, pasang kabel ke generator dan tiang. Kemudian generator dihubungkan ke rangkaian dan baterai dihubungkan ke rangkaian. Hubungkan beban menggunakan kabel (penampang hingga 2,5 kV). Kecepatan putaran perangkat diatur oleh tingkat pembengkokan bilah. Generator angin seperti itu seharusnya cukup untuk memberi daya penuh pada dacha atau rumah pedesaan.

Peningkatan pembangkit listrik

Perlu diketahui bahwa menaikkan tiang hingga 20-25 m dapat meningkatkan kecepatan angin rata-rata hingga 30%. Pada saat yang sama, produksi energi meningkat 1,5 kali lipat. Teknik ini juga digunakan pada kecepatan angin rendah (kurang dari 4 m/s). Dengan tiang yang tinggi, pepohonan dan rumah tidak akan mengganggu pengoperasian generator angin.

Video

Dalam video ini, pemilik generator angin buatannya berbicara tentang cara dia merakit strukturnya.

Seringkali pemilik rumah pribadi memiliki ide untuk diterapkan sistem catu daya cadangan. Metode paling sederhana dan paling mudah diakses, tentu saja, adalah generator, tetapi banyak orang mengalihkan perhatian mereka ke cara yang lebih kompleks untuk mengubah apa yang disebut energi bebas (radiasi, energi air yang mengalir atau angin) menjadi.

Masing-masing metode ini memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Jika semuanya jelas dengan penggunaan aliran air (pembangkit listrik tenaga air mini) - ini hanya tersedia di sekitar sungai yang berarus cukup deras, maka sinar matahari atau angin dapat digunakan hampir di semua tempat. Kedua metode ini juga memiliki kelemahan yang sama - jika turbin air dapat beroperasi sepanjang waktu, maka baterai surya atau generator angin hanya efektif untuk sementara waktu, sehingga baterai perlu disertakan dalam struktur jaringan listrik rumah. .

Karena kondisi di Rusia (waktu siang hari yang pendek hampir sepanjang tahun, curah hujan yang sering) membuat penggunaan panel surya tidak efektif dibandingkan dengan biaya dan efisiensinya saat ini, yang paling menguntungkan adalah desain generator angin. Mari kita pertimbangkan prinsip operasinya dan kemungkinan opsi desain.

Karena tidak ada perangkat buatan sendiri yang sama, maka yang ini artikel ini bukan petunjuk langkah demi langkah, namun uraian tentang prinsip dasar perancangan pembangkit listrik tenaga angin.

Prinsip operasi umum

Bagian kerja utama generator angin adalah baling-baling yang diputar oleh angin. Tergantung pada lokasi sumbu rotasi, generator angin dibagi menjadi horizontal dan vertikal:

• Generator angin horizontal paling luas. Bilahnya memiliki desain yang mirip dengan baling-baling pesawat: pada perkiraan pertama, bilahnya adalah pelat yang cenderung relatif terhadap bidang rotasi, yang mengubah sebagian beban dari tekanan angin menjadi rotasi. Fitur penting dari generator angin horizontal adalah kebutuhan untuk memastikan putaran rakitan sudu sesuai dengan arah angin, karena efisiensi maksimum dipastikan ketika arah angin tegak lurus terhadap bidang putaran.
• Pisau generator angin vertikal mempunyai bentuk cembung-cekung. Karena perampingan sisi cembung lebih besar daripada sisi cekung, generator angin seperti itu selalu berputar ke satu arah, terlepas dari arah angin, sehingga mekanisme putaran tidak diperlukan, tidak seperti turbin angin horizontal. Pada saat yang sama, karena fakta bahwa pada saat tertentu hanya sebagian bilah yang melakukan pekerjaan yang berguna, dan sisanya hanya melawan rotasi, Efisiensi turbin angin vertikal jauh lebih rendah dibandingkan turbin angin horizontal: jika untuk generator angin horizontal tiga bilah angkanya mencapai 45%, maka untuk generator angin vertikal tidak melebihi 25%.

Karena kecepatan angin rata-rata di Rusia rendah, kincir angin besar pun sering kali berputar cukup lambat. Untuk memastikan pasokan daya yang cukup, itu harus dihubungkan ke generator melalui gearbox step-up, sabuk atau roda gigi. Pada kincir angin horizontal, rakitan generator bilah-gearbox dipasang pada kepala yang berputar, yang memungkinkannya mengikuti arah angin. Penting untuk diingat bahwa kepala yang berputar harus memiliki pembatas yang mencegahnya melakukan putaran penuh, karena jika tidak, kabel dari generator akan putus (pilihan untuk menggunakan ring kontak yang memungkinkan kepala berputar bebas lebih baik. rumit). Untuk menjamin putaran, generator angin dilengkapi dengan baling-baling kerja yang diarahkan sepanjang sumbu putaran.

Bahan bilah yang paling umum adalah pipa PVC berdiameter besar yang dipotong memanjang. Di sepanjang tepinya, mereka dipaku dengan pelat logam yang dilas ke hub rakitan bilah. Gambar bilah jenis ini paling banyak didistribusikan di Internet.

Video tersebut menceritakan tentang generator angin yang dibuat sendiri

Perhitungan generator angin berbilah

Karena kita telah mengetahui bahwa generator angin horizontal jauh lebih efisien, kami akan mempertimbangkan perhitungan desainnya.

Energi angin dapat ditentukan dengan rumus
P=0,6*S*V³, dimana S adalah luas lingkaran yang dibatasi oleh ujung-ujung bilah baling-baling (sweeping area), dinyatakan dalam meter persegi, dan V adalah perkiraan kecepatan angin dalam meter per detik. Anda juga perlu memperhitungkan efisiensi kincir angin itu sendiri, yang untuk desain horizontal berbilah tiga rata-rata 40%, serta efisiensi genset, yang pada puncak karakteristik kecepatan arus adalah 80%. untuk generator dengan eksitasi dari magnet permanen dan 60% untuk generator dengan belitan eksitasi. Rata-rata, 20% daya lainnya akan dikonsumsi oleh gearbox step-up (pengganda). Jadi, perhitungan akhir jari-jari kincir angin (yaitu, panjang bilahnya) untuk generator magnet permanen dengan daya tertentu terlihat seperti ini:
R=√(P/(0,483*V³))

Contoh: Misalkan daya yang dibutuhkan pembangkit listrik tenaga angin adalah 500 W, dan kecepatan angin rata-rata adalah 2 m/s. Kemudian, menurut rumus kami, kami harus menggunakan bilah yang panjangnya minimal 11 meter. Seperti yang Anda lihat, bahkan tenaga sekecil itu pun akan membutuhkan pembuatan generator angin dengan dimensi yang sangat besar. Untuk bangunan yang kurang lebih rasional dalam pembuatannya sendiri, dengan panjang sudu tidak lebih dari satu setengah meter, generator angin hanya mampu menghasilkan daya 80-90 watt meski dalam kondisi angin kencang.

Daya tidak cukup? Faktanya, semuanya agak berbeda, karena sebenarnya beban generator angin ditenagai oleh baterai, sedangkan kincir angin hanya mengisi dayanya sesuai kemampuan terbaiknya. Akibatnya, kekuatan turbin angin menentukan frekuensi pasokan energinya.

Kembali