Aby zasilić wyprodukowaną ładowalną lampę LED, opis którego podany na stronie internetowej, generator wiatrowy oparty na silniku prądu stałego (24 V / 0,7 A) z magnesami trwałymi został wyprodukowany i jest obecnie używany. Generator wiatrowy, w średnich warunkach pogodowych, w zależności od prędkości wiatru, zapewnia napięcie wyjściowe od 0,8 do 6,0 woltów i prąd do 200 mA. Następnie stabilizowany przetwornik napięcia przekształca to napięcie wyjściowe prądu stałego z generatora wiatrowego na niezbędne napięcie stałe, wystarczające do naładowania akumulatora lub dostarczenia wymaganego obciążenia.
Proponowany generator wiatrowy jest prosty w produkcji, nie wymaga dokładnych obliczeń i wytwarzania skomplikowanych części, pozyskiwania drogich komponentów. Oprócz wariantu rozważanego w powyższym artykule taki generator wiatrowy może również znaleźć inne zastosowania. Używamy go tam, gdzie do zasilania urządzenia o niskiej mocy może być potrzebna niewielka ilość energii elektrycznej. Na przykład w przypadku pracy kompaktowej stacji pogodowej, monitorowania poziomu wody w zbiorniku, oświetlenia awaryjnego i sterowania automatyzacją szklarni. W ciągu dnia, w obecności wiatru, bateria urządzenia z zasilaniem odbiera bezpłatną energię wiatru i we właściwym czasie przekazuje ją konsumentowi w razie potrzeby. Oczywiście energia wiatrowa, która do nas dociera, nie jest wielka, ale dociera do nas prawie stale. A jeśli zrobisz urządzenie do jego akumulacji i użytkowania zrób to sam, z improwizowanych materiałów, energia ta jest bezpłatna, a urządzenie będzie ponadto ekonomiczne, kompaktowe, mobilne i nielotne.
W tym artykule zaproponowano wykonanie generatora wiatrowego z silnika prądu stałego.
Tworzenie generatora wiatrowego.
1. Wybór generatora elektrycznego.
Aby zastosować jako generator małej mocy dla urządzenia, możesz użyć gotowego silnika krokowego bez zmian. W celu uzyskania maksymalnej wydajności, jeśli to możliwe, zaleca się stosowanie silnika o możliwie najmniejszym sklejeniu wału i możliwie największej liczbie kroków na obrót. Możliwy jest wariant zamiany silnika elektrycznego lub rozrusznika na generator. Różne opcje przeróbek są opisane w Internecie.
W naszym przypadku wybrano najprostszą opcję.Jako generator elektryczny wykorzystujemy silnik prądu stałego (24 V / 0,7 A) z magnesami trwałymi, który nie wymaga modyfikacji. Ma właściwość odwracalności - gdy wał się obraca, na stykach silnika pojawia się napięcie. Ten silnik elektryczny został usunięty z moralnie przestarzałej maszyny liczącej.
2. Wybór konstrukcji śmigła.
W pierwszej wersji konstrukcji generatora wiatrowego, aby uprościć produkcję, jako podstawę śmigła przyjęto plastikowe śmigło o odpowiedniej średnicy lądowania z wentylatora przemysłowego. Aby zwiększyć moment obrotowy na wale generatora, dodano długość jego ostrzy za pomocą cienkościennych metalowych płyt o profilu zbliżonym do oryginału.
Jednak ta konstrukcja śmigła zawiodła. Przy silnym wietrze, z powodu niskiej sztywności plastikowego śmigła, metalowa podszewka łopatek odchyliła się do tyłu i uderzyła w stojak konstrukcyjny, co ostatecznie zakończyło się niepowodzeniem.
Opracowując pierwszą opcję, zdecydowałem o zaprojektowaniu profilu technologicznego ostrzy i ich długości. Te parametry śmigła wpływają na jego wrażliwość na słabe wiatry i panuje. Konieczne jest, aby przy niewielkim wietrze śmigło mogło pokonać przywieranie wału (przyciąganie magnesów stojana) i rozpocząć obrót.
3. Produkcja śmigła. Wybieramy lub produkujemy piastę do montażu i mocowania łopat śmigła.
W naszym przypadku jest to aluminiowy kołnierz (grubość 4 mm, średnica zewnętrzna 50 mm) z otworem osiowym wzdłuż średnicy wału wyjściowego silnika (8 mm - na wale wciska się koło zębate o długości 10 mm) i czterema równomiernie rozmieszczonymi otworami M4 do montażu łopat. Aby zamocować piastę na wale, zainstaluj w nim jedną lub dwie śruby M4 (patrz zdjęcie).
4. Produkcja łopat śmigieł.
Z blachy ocynkowanej o grubości 0,4-0,5 mm wycinamy 4 detale w kształcie trapezu równoramiennego: wysokość 250 mm, podstawa 50 mm, górna strona 20 mm. Zginamy ostrza na pół wzdłuż wysokości trapezu (tworząc żebro usztywniające) pod kątem 45 stopni (patrz zdjęcie). Tępimy ostre krawędzie i rogi (dla naszego bezpieczeństwa).
5. Montaż i mocowanie łopat śmigła.
Ustawiamy ostrze na piaście tak, aby punkt zagięcia na podstawie znajdował się powyżej osi piasty, a przylegająca połowa podstawy znajdowała się nad otworem montażowym piasty (patrz zdjęcie). Zaznaczamy i wiercimy otwór w ostrzach dla sąsiedniej śruby mocującej o średnicy 4,2 mm. Naprawiamy łopatki śmigła jeden po drugim za pomocą śrub.
6. Wyważanie śmigła.
Wykonujemy wyważanie statyczne śmigła. W tym celu montujemy i naprawiamy śmigło na skalibrowanym (polerowanym) pręcie o średnicy równej średnicy wału wyjściowego silnika. Układamy pręt śmigłem na dwóch skalibrowanych poziomo na poziomie linijki (powierzchni wzorcowych) znajdujących się na końcach pręta. W takim przypadku śmigło obróci się, a jedno z łopat spadnie. Obracamy śmigło o ćwierć obrotu i jeśli to samo ostrze ponownie się obniżyło, należy je rozciąć, odcinając wąski pasek metalu od boku ostrza. Powtarzamy podobną operację, dopóki drążek ze śmigłem nie przestanie się obracać po instalacji w dowolnym dowolnym położeniu.
7. Produkcja łopatkowej części generatora wiatrowego.
Tniemy aluminiowy kwadrat 20 x 20 mm na długość 250 mm. Po jednej stronie kwadratu, dla jednej lub dwóch śrub (nitów) instalujemy pionowy stabilizator kierunku wiatru.
Po drugiej stronie kwadratu instalujemy i mocujemy zacisk na dwóch śrubach, aby zabezpieczyć silnik - generator. Zacisk i stabilizator są również wykonane z blachy ocynkowanej o grubości 0,4-0,5 mm (możliwy jest materiał antykorozyjny). Długość zacisku jest równa długości silnika. Długość stabilizatora wynosi około 200 mm, kształt jest według gustu producenta.
Na dolnym kołnierzu kwadratu, w środku zacisku, mocno przymocuj pręt (pożądane jest zapewnienie jego ochrony antykorozyjnej), aby zainstalować konstrukcję w rurze rozpórki generatora wiatru. Najlepszą opcją do określenia położenia tego pręta jest określenie środka ciężkości wstępnie zmontowanej i całkowicie zmontowanej konstrukcji, a następnie wiercenie otworów w celu zamocowania tam pręta.
8. Montaż generatora wiatrowego.
Instalujemy silnik - generator na miejscu i naprawiamy za pomocą zacisku. Mocujemy śmigło na wale wyjściowym silnika. Aby chronić generator przed opadami atmosferycznymi, wycinamy i instalujemy ogrodzenie ochronne z odpowiedniej plastikowej butelki. Przymocuj za pomocą śruby.
9. Debugowanie generatora wiatrowego.
Wstępnie zainstaluj zmontowany generator wiatru w otwartej przestrzeni w kierunku wiatru. Tworzymy zmienny profil ostrzy. Zaginamy zagiętą część ostrzy tak, aby na końcach ostrzy (wąska część) ilość kończyny wynosiła 10 ... 15 stopni (minimalna odporność na powietrze przy maksymalnej prędkości obwodowej na ostrzach). Do środka śmigła ilość kończyny na łopacie zmienia się do 30 ... 45 stopni. Wraz ze wzrostem kąta gięcia zwiększa się wrażliwość generatora wiatrowego na wiatr, ale z powodu wzrostu rezystancji prędkość generatora maleje, co prowadzi do obniżenia charakterystyk wyjściowych. Dlatego zmieniając kąt kończyny łopat, wybieramy optymalny profil na wietrze.
10. Instalacja generatora wiatrowego.
Aby zainstalować generator wiatru, stojak z wymaganej wysokości (najlepiej nad otaczającymi drzewami) jest wykonany z rury (wody) i przymocowany do obiektu. Pręt mocujący generatora wiatrowego musi swobodnie obracać się w stojaku rurowym. Przed montażem sekwencyjnie umieszcza się podkładkę na wale generatora wiatrowego - podkładkę pośrednią, aby ułatwić obrót, sprężynę spiralną, aby wygładzić resztkową nierównowagę śmigła, podkładkę ochronną, aby zmniejszyć wnikanie opadów atmosferycznych do rury zębatki (w tym projekcie zainstalowano nakrętkę o odpowiednim rozmiarze).
Drut z generatora jest mocowany mechanicznie od zerwania styku, schodzi wzdłuż stelaża z marginesem długości do ewentualnego skręcenia wokół stelaża i obowiązkową pętlą do kapania kropli z opadów atmosferycznych przed wejściem do konsumenta.
