Pomysł stworzenia generatora wiatrowego pojawił się podczas wczesnych jesiennych nocy. Postanowiłem spróbować wykorzystać energię wiatru do potrzeb domowych. Niech wiatr ładuje akumulator, który oświetli toaletę ogrodową, stojąc na skraju terenu.
Pociągnięcie za przewód zasilający do tego obiektu jest kosztowne, zmęczone wymianą baterii w chińskiej latarni, a następnie znika bezpłatna, okresowo odnawialna energia. Ponieważ jasne oświetlenie nie jest wymagane w tym obiekcie, czytanie książek i prasy nie jest planowane, więc małe pojemności wystarczą, aby rozwiązać ten problem. W praktyce jest to generator o mocy kilku watów i baterii o małej pojemności. W ciągu dnia akumulator jest magazynowany w energii wiatru, aw ciemności daje go w razie potrzeby. W przypadku takich generatorów wiatrowych praktycznie nie ma sensu wykonywać skomplikowanych obliczeń i produkować specjalnych łopat. Najprostsze projekty będą działać idealnie. Wszystko to znacznie upraszcza i zmniejsza koszt generatora wiatrowego, istnieje poczucie jego produkcji i użytkowania.
Do zastosowania jako generator wiatrowy małej mocy można użyć gotowego silnika krokowego. W celu uzyskania maksymalnej wydajności, jeśli to możliwe, zaleca się stosowanie silnika o możliwie najmniejszym sklejeniu wału (mają one tak nieprzyjemny efekt) i możliwie jak największej liczbie kroków na obrót.
Możliwy jest wariant przekształcenia silnika elektrycznego w generator. Różne opcje przeróbek są opisane w Internecie.
W naszym przypadku wybrano opcję przerobienia używanego rozrusznika 923.3708 z legendarnej Oki.
Zastosowanie tego rozrusznika wynika z następujących czynników:
• małe wymiary i masa startowa;
• rozrusznik napędzany jest magnesami trwałymi;
• prostota przeróbki przy braku inwestycji w produkcję generatora.
Proces przekształcania rozrusznika w generator
1. Zdemontować rozrusznik: Odłączyć przewód zasilający i wyjąć części przekaźnika trakcyjnego. Zwalniamy i usuwamy obudowę i wałek wolnego koła, wbudowaną przekładnię planetarną.
2. Ostrożnie zdejmij pokrywę zespołu szczotki. Jednocześnie monitorujemy bezpieczeństwo kulki nośnej w łożysku pokrywy.
Demontujemy i usuwamy zespół szczotki. Usuwamy wirnik. Pozostały trzy węzły do wykorzystania w przyszłości.
3. Za pomocą szczypiec i szczypiec usuwamy stare uzwojenie wirnika rozrusznika. Usunąć mechanicznie kolektor wirnika.Oczyszczamy wałek i rowki na płytach wirnika z pozostałości lakieru. Na zdjęciu po prawej stronie nowego wirnika pozostałości starego uzwojenia.
4. Wykonujemy obróbkę mechaniczną wirnika
a) Na tokarce lub ręcznie usuń szczeliny do połączenia z przekładnią planetarną i uzyskaj średnicę lądowania dla drugiego łożyska ślizgowego.
b. Między zestawem tarcz wirnika a obrabianym obszarem, o połowę mniejszej średnicy, wiercimy otwór promieniowy o średnicy 4 mm. Twardość wału jest znikoma i jest dostępna do obróbki przy użyciu szybkich narzędzi.
c. Na tokarce lub ręcznie za pomocą wiertła, na części leczonego obszaru, wiercimy otwór osiowy o średnicy 4 mm, aż dopasuje się do promieniowego. Otrzymujemy otwór do wyprowadzenia uzwojenia wirnika. Ten obwód wyjściowy pozwala zrezygnować z przesuwnych styków w celu usunięcia prądu i zwiększyć niezawodność generatora.
Dla jasności położenie otworów i moc wyjściowa uzwojenia są pokazane na gotowym wirniku.
5. Nawijamy uzwojenie cewki w rowki wirnika, aż będzie pełne. Rozmieszczenie sześciu magnesów stałych z naprzemiennymi biegunami w stojanie determinowało położenie cewek uzwojenia.
Szerokość każdej cewki (5 rowków) została określona przez odległość między sąsiednimi magnesami. Zwoje każdej cewki umieszczone naprzeciwko w sąsiednich rowkach, gdy wirnik się obraca, przecinają jednocześnie pole magnetyczne dwóch magnesów o różnych biegunach. W takim przypadku dodaje się prąd indukcyjny w cewce. Trzy podobne grupy (po 5 cewek), cewka - magnesy, działają jednocześnie. Wszystkie cewki są połączone szeregowo i wzajemnie się uzupełniają. Zmiana bieguna magnesu względem cewki podczas obrotu daje prąd przemienny. Ponieważ wirnik ma 31 rowków, 1 rowek pozostaje wolny.
Aby uniknąć uszkodzenia izolacji drutu podczas uzwojenia i pracy, zastosowano wielożyłowy drut MGTF o średnicy rdzenia 0,30 mm. Możliwe jest użycie innego izolowanego drutu.
6. Z powodu braku w używanej części rozrusznika drugiego łożyska wirnika (jedno znajduje się w pokrywie zespołu szczotki, a drugie pozostaje w zdjętym przekładni planetarnej), wyprodukujemy nowe brązowe łożysko ślizgowe. Zewnętrzna średnica łożyska jest określona przez średnicę otworu w przegrodzie obudowy (zdjęcie poniżej) oraz wewnętrzną średnicę łożyska i długość zewnętrznych stopni - rzeczywistą średnicę i długość obrobionego odcinka wału wirnika (str. 4a).
7. Zamontować wyprodukowane łożysko w obudowie, a zaoszczędzoną kulkę na spodzie łożyska w pokrywie.
8. Zamontować obrobiony odcinek wirnika w wyprodukowanym łożysku i zamontować wirnik z obudową. Przed montażem nasmaruj wszystkie ocierające się części.
9. Zamontować pokrywę zespołu szczotek, wyrównując drugie podparcie wału wirnika z łożyskiem pokrywy i kulką nośną. Łączymy otwory korpusu i pokrywy, instalujemy kołki montażowe z zestawu.
10. Montujemy generator. Wolny koniec wału wirnika (z wyjściem uzwojenia) służy do zainstalowania i zabezpieczenia generatora. W wolnej części kołków (nad pokrywą) zainstalujemy koło wirnikowe typu wirnika.
11. Aby chronić wnętrze generatora przed kurzem i wilgocią, zamknij wszystkie otwarte otwory klejem topliwym. Do testowania dodatkowo uszczelnij złącza taśmą elektryczną.
12. Wspieramy instalację generatora na obiekcie.
13. Mierzymy moc wyjściową generatora przy średniej prędkości (obrót ręcznie). Generator podaje napięcie 1 ... 5 V i prąd 0,2 ... 1,1 A.
14. Do testowania generatora wiatrowego produkowana jest turbina wirnikowa.
Zalety rotacyjnej turbiny wiatrowej:
• Przy porywistym wietrze wiatraki wirnikowe mają większą stabilność działania niż śmigła śrubowe.
• Cisza i praca, bez względu na to, gdzie wieje wiatr.
• Obrót wału jest bardziej stabilny, bez gwałtownych skoków prędkości.
• łatwość budowy;
• łatwość produkcji i instalacji.
15. Wygląd generatora wiatrowego.