Generátor z motora z pevného disku. Ako zostaviť veterný generátor z troch pevných diskov a jedného čerpadla z práčky

Cyklistická minulosť letné chatky, Videl som funkčný veterný generátor:

Veľké lopatky sa otáčali pomaly, ale isto, korouhvička orientovala zariadenie v smere vetra.
Chcel som si uvedomiť podobný dizajn, aj keď nie sú schopné generovať dostatočnú energiu na zásobovanie „vážnych“ spotrebiteľov, ale stále fungujú a napríklad nabíjajú batérie alebo napájajú LED diódy.

Krokové motory

Jeden z najviac efektívne možnosti malý domáci veterný generátor je použitie krokový motor(SD) (angličtina) krokový (krokový, krokový) motor) - v takomto motore rotácia hriadeľa pozostáva z malých krokov. Vinutia krokového motora sú spojené do fáz. Keď je prúd dodávaný do jednej z fáz, hriadeľ sa posunie o jeden krok.
Tieto motory sú pomalá rychlosť a generátor s takýmto motorom je možné pripojiť veterná turbína, Stirlingov motor alebo iný zdroj energie s nízkou rýchlosťou. Pri použití konvenčného (komutátorového) motora ako generátora priamy prúd na dosiahnutie rovnakých výsledkov by to trvalo 10-15 krát viac vysoká frekvencia rotácia.
Charakteristickým znakom steppera je pomerne vysoký štartovací moment (aj bez elektrickej záťaže pripojenej ku generátoru), dosahujúci 40 gramov sily na centimeter.
Koeficient užitočná akcia generátor s krokovým motorom dosahuje 40%.

Ak chcete skontrolovať činnosť krokového motora, môžete pripojiť napríklad červenú LED. Otáčaním hriadeľa motora môžete pozorovať žiaru LED. Na polarite zapojenia LED nezáleží, pretože motor produkuje striedavý prúd.

Päťpalcové disketové mechaniky, ako aj staré tlačiarne a skenery sú pokladnicou takýchto pomerne výkonných motorov.

Motor 1

Napríklad mám SD zo starej 5,25″ disketovej jednotky, ktorá bola stále súčasťou ZX Spectrum- kompatibilný počítač "Byte".
Takýto pohon obsahuje dve vinutia, z ktorých koncov a stredu sa robia závery - celkom šesť drôty:

prvé vinutie cievka 1) - modrá (anglicky) Modrá) a žltá (angl. žltá);
druhé vinutie cievka 2) - červená (anglicky) červená) a biela (anglicky) biely);
hnedá (anglicky) hnedá) drôty - vedú zo stredov každého vinutia (angl. stredové kohútiky).

rozobraný krokový motor

Vľavo vidíte rotor motora, na ktorom sú viditeľné „pruhované“ magnetické póly - sever a juh. Vpravo je vidieť vinutie statora, pozostávajúce z ôsmich cievok.
Odpor polovice vinutia je ~70 ohmov.

Tento motor som použil v pôvodnom dizajne mojej veternej turbíny.

Motor 2

K dispozícii mám menej výkonný krokový motor T1319635 spoločnosti Epoch Electronics Corp. zo skenera HP Scanjet 2400 Má päť výstupy (unipolárny motor):

prvé vinutie cievka 1) - oranžová (anglicky) oranžová) a čierna (anglicky) čierna);
druhé vinutie cievka 2) - hnedá (anglicky) hnedá) a žltá (angl. žltá);
červená (anglicky) červená) drôt - svorky spojené dohromady od stredu každého vinutia (angl. stredové kohútiky).

Odpor polovice vinutia je 58 Ohmov, čo je uvedené na kryte motora.

Motor 3

Vo vylepšenej verzii veterného generátora som použil krokový motor Robotron SPA 42/100-558, vyrobený v NDR a určený pre 12 V:

Veterná turbína

Existujú dve možné možnosti umiestnenia osi obežného kolesa (turbíny) veterného generátora - horizontálne a vertikálne.

Výhoda horizontálne(najpopulárnejší) umiestnenie os umiestnená v smere vetra je viac efektívne využitie veterná energia, nevýhodou je zložitosť prevedenia.

vybral som si vertikálne usporiadanie osi - V.A.W.T. (veterná turbína s vertikálnou osou), čo výrazne zjednodušuje dizajn a nevyžaduje orientáciu po vetre . Táto možnosť je vhodnejšia na montáž na strechu, je oveľa efektívnejšia v podmienkach rýchlych a častých zmien smeru vetra.

Použil som typ veternej turbíny nazývanej Savonius veterná turbína. Savonius veterná turbína). Bol vynájdený v roku 1922 Sigurd Johannes Savonius) z Fínska.

Sigurd Johannes Savonius

Prevádzka veternej turbíny Savonius je založená na skutočnosti, že odpor ťahať) prichádzajúci prúd vzduchu - vietor konkávneho povrchu valca (čepele) je väčší ako konvexný.

Koeficienty aerodynamického odporu ( Angličtina koeficienty odporu vzduchu) $C_D$

dvojrozmerné telesá:
konkávna polovica valca (1) - 2,30
konvexná polovica valca (2) - 1,20
plochá štvorcová doska - 1,17
3D telá:
konkávna dutá pologuľa (3) - 1,42
konvexná dutá pologuľa (4) - 0,38
guľa - 0,5
Uvedené hodnoty sú uvedené pre Reynoldsove čísla. Reynoldsove čísla) v rozsahu 10^4 – 10^6 $. Reynoldsovo číslo charakterizuje správanie sa telesa v médiu.

Sila odporu tela voči prúdeniu vzduchu $(F_D) = ((1 \over 2) (C_D) S \rho (v^2) ) $, kde $\rho$ je hustota vzduchu, $v$ je rýchlosť prúdenia vzduchu, $ S $ je prierezová plocha tela.

Takáto veterná turbína sa otáča rovnakým smerom bez ohľadu na smer vetra:

Podobný princíp fungovania je použitý v pohárovom anemometri. pohárový anemometer)- zariadenie na meranie rýchlosti vetra:

Takýto anemometer vynašiel v roku 1846 írsky astronóm John Thomas Romney Robinson ( John Thomas Romney Robinson):

Robinson veril, že poháre v jeho štvorhrnčekovom anemometri sa pohybovali tretinovou rýchlosťou vetra. V skutočnosti sa táto hodnota pohybuje od dvoch po niečo viac ako tri.

V súčasnosti sa na meranie rýchlosti vetra používajú anemometre s tromi hrnčekmi, ktoré vyvinul kanadský meteorológ John Patterson. John Patterson) v roku 1926:

Generátory na báze kartáčovaných jednosmerných motorov s vertikálnou mikroturbínou sa predávajú na eBay za približne 5 dolárov:

Takáto turbína obsahuje štyri lopatky usporiadané pozdĺž dvoch kolmých osí, s priemerom obežného kolesa 100 mm, výškou lopatky 60 mm, dĺžkou tetivy 30 mm a výškou segmentu 11 mm. Obežné koleso je namontované na hriadeli komutátorového jednosmerného mikromotora s označením JQ24-125H670. Menovité napájacie napätie takéhoto motora je 3 ... 12 V.
Energia generovaná takýmto generátorom stačí na rozsvietenie „bielej“ LED.

Rýchlosť rotácie veternej turbíny Savonius nemôže prekročiť rýchlosť vetra , no zároveň je tento dizajn charakteristický vysoký krútiaci moment (Angličtina) krútiaci moment).

Účinnosť veternej turbíny možno posúdiť porovnaním výkonu generovaného veterným generátorom s výkonom obsiahnutým vo vetre fúkajúcom cez turbínu:
$P = (1\over 2) \rho S (v^3)$, kde $\rho$ je hustota vzduchu (približne 1,225 kg/m 3 na hladine mora), $S$ je zametaná oblasť turbína (angl. pozametaná oblasť), $v$ - rýchlosť vetra.

Moja veterná turbína

možnosť 1

Spočiatku moje obežné koleso generátora používalo štyri lopatky vo forme segmentov (polovičiek) valcov vyrezaných z plastové rúrky:

Veľkosti segmentov -
dĺžka segmentu - 14 cm;
výška segmentu - 2 cm;
dĺžka akordu segmentu - 4 cm;

Nainštaloval som zostavená konštrukcia na pomerne vysokom (6 m 70 cm) drevenom stožiari z dreva, pripevnenom samoreznými skrutkami ku kovovému rámu:

Možnosť 2

Nevýhodou generátora bola dosť vysoká rýchlosť vetra potrebná na roztočenie lopatiek. Na zväčšenie plochy som použil čepele vyrezané z plastové fľaše:

Veľkosti segmentov -
dĺžka segmentu - 18 cm;
výška segmentu - 5 cm;
dĺžka akordu segmentu - 7 cm;
vzdialenosť od začiatku segmentu k stredu osi otáčania je 3 cm.

Možnosť 3

Problémom sa ukázala pevnosť držiakov čepelí. Najprv som použil perforované hliníkové pásy zo Sovietskeho zväzu detská stavebnica hrúbka 1 mm. Po niekoľkých dňoch prevádzky viedol silný nárazový vietor k pretrhnutiu lamiel (1). Po tomto neúspechu som sa rozhodol vyrezať držiaky čepelí z fólie PCB (2) hrúbky 1,8 mm:

Pevnosť DPS v ohybe kolmo na platňu je 204 MPa a je porovnateľná s pevnosťou v ohybe hliníka - 275 MPa. Ale modul pružnosti hliníka $E$ (70 000 MPa) je oveľa väčší ako modul DPS (10 000 MPa), t.j. texolit je oveľa pružnejší ako hliník. To podľa môjho názoru, berúc do úvahy väčšiu hrúbku textolitových držiakov, poskytne oveľa väčšiu spoľahlivosť upevnenia lopatiek veterného generátora.
Veterný generátor je namontovaný na stožiari:

Skúšobná prevádzka novej verzie veterného generátora ukázala svoju spoľahlivosť aj pri silných nárazoch vetra.

Nevýhodou Savoniusovej turbíny je nízka účinnosť - len asi 15 % veternej energie sa premení na energiu otáčania hriadeľa (to je oveľa menej, ako sa dá dosiahnuť pomocou veterná turbína Daria(Angličtina) Darrieusova veterná turbína)), pomocou zdvíhacej sily (angl. výťah). Tento typ veternej turbíny vynašiel francúzsky letecký konštruktér Georges Darrieus. (Georges Jean Marie Darrieus) - 1931 US patent č. 1,835,018 .

Georges Darrieux

Nevýhodou turbíny Daria je, že má veľmi zlé samoštartovanie (na generovanie krútiaceho momentu z vetra sa už turbína musí roztáčať).

Premena elektriny generovanej krokovým motorom

Vodiče krokového motora môžu byť pripojené k dvom mostíkovým usmerňovačom vyrobeným zo Schottkyho diód, aby sa znížil pokles napätia na diódach.
Môžete použiť populárne Schottkyho diódy 1N5817 s maximálnym spätným napätím 20 V, 1N5819- 40 V a maximálny priamy priemerný usmernený prúd 1 A. Výstupy usmerňovačov som zapojil do série pre zvýšenie výstupného napätia.
Môžete tiež použiť dva stredové usmerňovače. Takýto usmerňovač vyžaduje o polovicu menej diód, no zároveň je výstupné napätie polovičné.
Potom sa napätie zvlnenia vyhladí pomocou kapacitného filtra - kondenzátora 1000 µF pri 25 V. Na ochranu pred zvýšeným generovaným napätím je paralelne s kondenzátorom zapojená 25 V zenerova dióda.

môj diagram veterného generátora

elektronická jednotka môjho veterného generátora

Aplikácia veterného generátora

Napätie generované veterným generátorom závisí od veľkosti a stálosti rýchlosti vetra.

Keď vietor kýve tenké vetvy stromov, napätie dosiahne 2 ... 3 V.

Keď vietor kýva hustými vetvami stromov, napätie dosahuje 4 ... 5 V (so silnými nárazmi - až 7 V).

PRIPOJENIE K JOULE THIEF

Vyhladené napätie z kondenzátora veterného generátora môže byť napájané na - nízke napätie DC-DC prevodník

Hodnota odporu R sa vyberá experimentálne (v závislosti od typu tranzistora) - je vhodné použiť 4,7 kOhm premenný odpor a postupne znižovať jeho odpor, dosiahnuť stabilná prevádzka prevodník
Zostavil som takýto prevodník na báze germánia pnp-tranzistor GT308V ( VT) a impulzný transformátor MIT-4V (cievka L1- závery 2-3, L2- závery 5-6):

NABÍJANIE IONISTROV (SUPERKAPACITOROV)

Ionistor (superkondenzátor, anglicky) superkondenzátor) je hybridom kondenzátora a chemického zdroja prúdu.
Ionistor - nepolárne prvok, ale jedna zo svoriek môže byť označená „šípkou“, ktorá označuje polaritu zvyškového napätia po jeho nabití u výrobcu.
Na počiatočný výskum som použil ionistor s kapacitou 0,22 F pre napätie 5,5 V (priemer 11,5 mm, výška 3,5 mm):

Pripojil som to cez diódu na výstup cez germániovú diódu D310.

Do limitu maximálne napätie Na nabíjanie ionistora môžete použiť zenerovu diódu alebo reťazec LED - ja používam reťazec dvačervené LED diódy:

Aby sa zabránilo vybitiu už nabitého ionistoru prostredníctvom obmedzujúcich LED HL1 A HL2 Pridal som ďalšiu diódu - VD2.

Pokračovanie nabudúce

Tento materiál sa vám určite bude páčiť, keďže sa v ňom pozrieme na spôsob, ako získať jednoduchý generátor zo starej počítačovej CD/DVD mechaniky.

Najprv vám odporúčame zoznámiť sa s videom autora

Pozrime sa, čo potrebujeme:
- stará CD/DVD mechanika;
- nožnice na drôt;
- spájkovačka;
- akékoľvek plastové puzdro;
- drôty;
- šesťuholník;
- práčka.

Podľa autora domáci generátor, myšlienka je celkom efektívna, pretože pomer prevodového pomeru k motoru, ktorý poháňa ozubené koleso, ktoré vysúva podnos disku, je pomerne veľký. Je teda možné, že pri nízkych otáčkach toho istého prevodu dosiahneme dobré otáčky elektromotora a budeme môcť získať generátor. Či náš plán vyjde alebo nie, sa dozvieme až na konci recenzie, ale teraz už poďme do práce.

Najprv musíte odspájkovať dosku, na ktorej je namontovaný motor.

Ďalej sme odrezali časť plastového krytu pohonu, ktorý drží motor, ako aj ozubené koleso, ktoré potrebujeme. Neskôr z tohto ozubeného kolesa odvodíme rukoväť, aby sme ho mohli otáčať a vyrábať elektrinu.

Vezmeme prvý drôt a prispájkujeme ho k jednému z kontaktov motora.

Prispájkujte druhý vodič k druhému kontaktu.

Na testovanie generátora autor nápadu používa vstupy UBS, ktoré sú inštalované v plastovom puzdre. Do tohto tela preto pomocou lepiacej pištole vlepí kus pohonu s motorom a prevodom.

Na výrobu rukoväte budete potrebovať šesťuholník a podložku. Tieto časti musia byť navzájom spojené. Autor to robí spájkovaním.

Prispájkujte vodiče na kolíky konektorov USB.

Na druhej polovici plastového puzdra musíte urobiť otvor pre výstupok ozubeného kolesa.

Nakoniec to prilepte domáce pero na ozubenie. Náš generátor je pripravený.

V tomto článku sa budeme zaoberať modelom výkonného generátora vyrobeného z magnetov, ktorý je schopný generovať elektrinu s výkonom 300 wattov. Rám je zostavený z duralových platní s hrúbkou 10 mm. Generátor sa skladá z 3 hlavných častí: kryt, rotor, stator. Hlavným účelom krytu je upevnenie rotora a statora v presne definovanej polohe. Rotujúci rotor by sa nemal dotýkať statorových cievok s magnetmi. Hliníkové telo je zostavené zo 4 častí. Rohové usporiadanie poskytuje jednoduchú a pevnú štruktúru. Telo je vyrobené na CNC stroji. To je výhoda aj nevýhoda vývoja, keďže pre kvalitné zopakovanie modelu treba nájsť špecialistov a CNC stroj. Priemer kotúčov je 100 mm.

Môžete si tiež kúpiť hotový elektrický generátor z internetového obchodu.

Rotor elektrického generátora I. Belitsky

Rotor je železná náprava. Sú na nich umiestnené 2 železné disky s neodýmovými magnetmi. Medzi kotúčmi na náprave je nalisované železné puzdro. Jeho dĺžka závisí od hrúbky statora. Jeho účelom je zabezpečiť minimálnu medzeru medzi rotujúcimi magnetmi a cievkami statora. Každý disk obsahuje 12 neodýmových magnetov s priemerom 15 a hrúbkou 5 mm. Na disku sú pre nich vyrobené sedadlá.

Treba ich prilepiť epoxidová živica alebo iné lepidlo. V tomto prípade je potrebné prísne dodržiavať polaritu. Po zostavení by mali byť magnety umiestnené tak, aby oproti každému z nich bol ďalší z opačného disku. V tomto prípade musia byť póly navzájom odlišné. Ako píše autor vývoja (Igor Beletsky): „Správne by bolo mať rôzne póly, aby elektrické vedenie vyšiel z jedného a vstúpil do druhého, určite S = N.“ Neodymové magnety si môžete kúpiť v čínskom internetovom obchode.

Statorové zariadenie

Ako základ bol použitý plech z textolitu s hrúbkou 12 m. V plechu boli vytvorené otvory pre cievky a puzdrá rotorov. Vonkajší priemer železných cievok, ktoré sú inštalované v týchto otvoroch, je 25 mm. Vnútorný priemer rovný priemeru magnetov (15 mm). Cievky plnia 2 úlohy: funkciu magneticky vodivého jadra a úlohu znižovania lepenia pri prechode z jednej cievky na druhú.

Cievky sú vyrobené z izolovaného drôtu hrúbky 0,5 mm. Na každej cievke je navinutých 130 závitov. Smer navíjania je u všetkých rovnaký.

Pri vytváraní výkonného generátora z, musíte vedieť, že čím vyššia je rýchlosť, ktorá môže byť poskytnutá, tým vyššie bude výstupné napätie a prúd zariadenia pre voľnú energiu.

Pokračujeme v recyklácii plastové fľaše. Navrhujem zvážiť vytvorenie vertikálneho rotačného veterného mlyna zo štyroch fliaš. Použitá rotačná jednotka sa môže stať generátorom slabých prúdov alebo vynikajúcim snímačom rýchlosti vetra pre domáci anemometer. Zobrazujú sa fotografie a videá z veterného mlyna. Schéma montáže je podrobne uvedená nižšie.

Ako vyrobiť veterný mlyn z PET fliaš vlastnými rukami

1. Nevyhnutný nástroj: teplovzdušná pištoľ, nožnice, vŕtačka, nôž a skrutkovač. Použité materiály: štyri rovnaké PET fľaše s uzáverom s objemom 0,2 až 2 litre, motor pevný disk, plastový téglik vitamínov, starý drezový sifón a drevená tyč potrebnej dĺžky.

2. Zvažuje sa demontáž pevného disku počítača. Na prevádzku budete potrebovať motor a hornú dosku na upevnenie dosky disku pomocou spojovacích prvkov. Spojovacie prvky je možné použiť pomocou krížového skrutkovača, ale častejšie s hviezdičkou.

3. Začneme prácu s najnáročnejšou a najdôležitejšou jednotkou - inštaláciou rotačnej jednotky do veka nádoby na vitamíny. Aby ste to urobili, pod koncom motora, prísne symetricky, vlastnými rukami vyrežte nožom otvor v plastovom veku plechovky.

Elektromotor Otvor veka plechovky

4. Označíme montážne otvory pozdĺž horného pásu a vyvŕtame ich.

5. Nainštalujte rotačnú jednotku do krytu.

Otvory sú označené.

6. Zaváraciu nádobu si označíme na štyri sektory a dobre nahriatou tavnou pištoľou symetricky prilepíme štyri vrchnáky. Na viečko sa veľkoryso nanesie lepidlo a viečko sa prilepí na správnom mieste. Na tégliku by nemali byť žiadne štítky a lepené miesta je vhodné vyčistiť šmirgľom.

7. PET fľaše zaskrutkujte do korkových zátok a pomocou permanentnej fixky označte výrezy v tégliku. Poloha výrezov určuje smer otáčania veterného mlyna. Výrezy by mali byť na rovnakej strane, ako je znázornené na fotografii, to znamená, že pri otáčaní sa veterný mlyn pokúša utiahnuť veko.

8. Vystrihnite fľaše jednu po druhej a ihneď ich zaskrutkujte na miesto. Nádobu zaskrutkujeme do veka - domáci veterný mlyn je pripravený. Koleso je užitočné skontrolovať a v prípade potreby vyvážiť kúskom plastelíny.

Viečka sú lepené

9. Problém inštalácie veternej turbíny spočiatku spôsoboval ťažkosti, ale bol neočakávane ľahko vyriešený. Palcové štandardy pevného disku a sifónu z umývadla sa ukázali byť rovnaké a motor bol dokonale upevnený pomocou spojovacej matice na sifóne, ak je to potrebné, môžete pridať gumovú podložku. Pred montážou sa odpojil motor od veka, nasadila sa prevlečná matica a veko plechovky sa zaistilo späť. Na vyhodnotenie generačnej schopnosti motora sa drôty pripájajú k vinutiu motora.

10. Koniec pólu je tesne zasunutý do sifónu a celá konštrukcia je inštalovaná na testovanie. Veterný mlyn je dosť citlivý a v pokojnom vetre sa okamžite začal pomaly otáčať.

Rotačná jednotka je pevná

Jednoduchý veterný generátor môže byť vyrobený z niekoľkých chybných pevné disky a vodné čerpadlo z práčka. Alternatívna energia je bližšie, ako sa zdá, teraz je viac než dosť odpadu na výrobu takýchto potrebných vecí. Tento dizajn, samozrejme, nebude napájať celý váš dom elektrinou, ale je celkom vhodný na nabíjanie všetkých druhov zariadení USB.

Bude potrebovať

Automatické čerpadlo práčka. Stojí úplne dole a slúži na čerpanie vody z bubna do kanalizácie.
Štyri pevné disky od rôznych výrobcov.
Stožiar je dlhá rúra na inštaláciu veterného mlyna vo výške.
Skrutky, matice, podložky.
Drôty.

Pár slov o vodnom čerpadle

Ako generátor na výrobu elektriny bude použité vodné čerpadlo. Skladá sa z pohyblivého rotora s permanentnými magnetmi a pohyblivého statora s magnetickým jadrom v tvare U a cievkou na ňom.

Rotor sa dá celkom ľahko vytiahnuť.

Vďaka použitiu permanentných magnetov takéto čerpadlo perfektne funguje ako generátor, schopný dodať až 250 V. Samozrejme, že náš veterný mlyn nebude produkovať také otáčky a výstupné napätie bude niekoľkonásobne nižšie.

Výroba veterných generátorov

Bolo rozhodnuté zabezpečiť čerpadlo rohmi z konštrukčnej ocele, ohýbaním a rezaním podľa potreby.

Dopadlo to takto, akási svorka.

V magnetickom obvode pumpy bol vytvorený otvor pre spoľahlivejšiu fixáciu.

Zostavená jednotka.

Lopatky veternej turbíny

Čepele sú vyrobené z PVC rúrky.

Potrubie rozrežeme pozdĺžne na tri rovnaké časti.

A potom si z každej polovice vystrihneme vlastnú čepeľ.

Na miestach, kde sú lopatky pripevnené k generátoru, robíme otvory.

Upevnenie čepele

Na upevnenie lopatiek veterného generátora boli použité dva disky z HDD.

Otvor, do ktorého dokonale zapadá priemer obežného kolesa.

Označme to.

Poďme vŕtať.

Disky sú pripevnené k rotoru pomocou skrutiek, podložiek a matíc.

Naskrutkujte čepele.

Otočná jednotka

Aby sa veterný mlyn v závislosti od vetra mohol otáčať dovnútra iná strana musí byť nainštalovaný na otočnom tanieri, v úlohe ktorého bude použitý motor z pevného disku, pretože tam sú veľmi dobré ložiská.