Vjetrogenerator iz automobilskog generatora vlastitim rukama: tehnologija sastavljanja vjetrenjače i analiza grešaka

Vjetrenjače – obećavajuća alternativa tradicionalnoj energetici. Energija vjetra, pretvorena u električnu energiju, obećava postati jeftina, lako dostupna i niskobudžetna. A ako uzmete u obzir račune koji trenutno stižu za struju, radi uštede vrijedi pokušati sastaviti vlastiti vjetrogenerator, slažete li se?

Postoje stvarni primjeri izgradnje postrojenja koja proizvode pristojnu količinu energije. Ipak, mogućnosti vjetrenjača još značajno nadmašuju konkurente koji se mogu suprotstaviti tradicionalnom načinu proizvodnje struje.

Predstavili smo vodič slijedeći koji možete sastaviti vjetrogenerator iz automobilskog generatora vlastitim rukama. U predloženom članku detaljno su razrađene uobičajene pogreške koje se čine prilikom konstruiranja vjetrenjača. Radi preglednosti, članak je popraćen tematskim foto i video materijalima.

O kućnim vjetrenjačama

Poseban interes za energiju vjetra očituje se na razini kućanstva. To je razumljivo ako samo letimično bacite pogled na sljedeći račun za potrošenu energiju. Stoga se razni majstori aktiviraju, koristeći sve mogućnosti za jeftino dobivanje električne energije.

Jedna od takvih mogućnosti, sasvim stvarna, usko je povezana s vjetrenjačom iz automobilskog generatora. Već gotov uređaj – automobilski generator – dovoljno je samo opremiti ispravno izrađenim lopaticama kako bi se mogla skinuti neka vrijednost električne energije s terminala generatora.

Istina, učinkovito će raditi samo pod uvjetom da postoji vjetrovito vrijeme.

Primjer iz prakse kućne primjene vjetrogeneratora. Uspješno razvijena i sasvim učinkovita praktična konstrukcija vjetrenjače. Ugrađen je tropokretni propeler, što je rijetkost za kućne uređaje.

Korištenje praktički bilo kojeg automobilskog generatora prihvatljivo je za izradu vjetrenjače. No obično se za posao nastoji odabrati snažan model koji može davati velike struje. Ovdje su na vrhuncu popularnosti konstrukcije generatora iz teretnih automobila, velikih putničkih autobusa, traktora i slično.

Osim generatora, za izradu vjetrenjače bit će potreban i niz dodatnih komponenti:

• dvo- ili tropokretni propeler;
• automobilski akumulator;
• električni kabel;
• jarbol, potporni elementi, pričvrsni dijelovi.

Konstrukcija propelera s dvije ili tri lopatice smatra se najoptimalnijom za klasični vjetrenjački generator. No kućni projekt često je daleko od inženjerske klasike. Stoga se za kućnu konstrukciju najčešće nastoje odabrati gotovi propeleri.

Lopatica iz ventilatora osobnog automobila, koja će se koristiti kao propeler kućne vjetrenjače. Lakoća i velika korisna površina za zračnu silu omogućuju primjenu takvih opcija.

Takva, na primjer, može biti lopatica iz vanjske jedinice split sustava klimatizacije ili iz ventilatora istog automobila. No kada postoji želja slijediti tradiciju konstruiranja vjetrogeneratora, morat ćete izraditi propeler vjetrenjače od početka do kraja vlastitim rukama.

Prije donošenja odluke o sastavljanju i postavljanju vjetrogeneratora vrijedi procijeniti klimatske podatke područja i izračunati isplativost. Značajnu pomoć u tome pružit će informacije iz vrlo zanimljivog članka, kojeg preporučujemo za upoznavanje.

Tehnologija sastavljanja vjetrogeneratora

Optimalnom osnovom za generator kućne vjetrenjače čini se model AT-700, uzet iz traktora serije DT. Istina, ovaj traktorski generator u svom izvornom obliku dizajniran je za brzinu vrtnje rotora do 6000 okr/min. Za konstrukciju kućne vjetrenjače takav je parametar očito pretjeran.

Postoje dva izlaza iz situacije:

1. Primijeniti neki reduktor-multiplikator, koji daje potrebni prijenosni omjer.
2. Premotati postojeći namot statora AT-700 za male brzine vrtnje.

U principu, obje mogućnosti modernizacije uređaja su dostižne. No, prema recenzijama iskusnih konstruktora, opcija s premotavanjem namota statora je prihvatljivija. Pogotovo ako se uzme u obzir težina samog generatora AT-700, koja doseže 6 kg.

Traktorski generator AT-700. Brojni projekti u kućanstvu razvijani su upravo na temelju ovog uređaja, koji ima visoku strujnu učinkovitost. No potrebna je mala modernizacija.

Ako se uređaj nadopuni reduktorom, težina cijelog modula će se udvostručiti. A to je važan parametar za konstrukciju vjetroagregata. Težina se uvijek nastoji smanjiti.

Kada se u konstrukciji vjetroagregata koristi generator K 701, bit će potrebna određena modernizacija:

Korak #1. Rotor vjetroelektrane

Materijal za izradu lopatica propelera je aluminijska cijev za navodnjavanje (d = 200 mm) dužine 0,7 – 1,0 m. Inicijalno se reže uzduž na četiri dijela, a zatim se od dva ili tri dobivena dijela izrezuju lopatice željenog oblika.

Budući da je aluminij materijal koji se lako obrađuje, izrezivanje potrebnog oblika lopatice iz komada cijevi nije problem. Glavno je pravilno izračunati i nacrtati predložak.

Izrađene lopatice budućeg propelera potrebno je nekako spojiti i nataknuti na osovinu generatora. Ovaj je posao složeniji, zahtijeva preciznu ravnotežu, posebno kod izvedbe s tri lopatice. Postoji mnoštvo varijanti izrade diska propelera. Jedna od njih je izrada ovog dijela od aluminijskih ploča.

Bit će potrebno izračunati promjer diska vijka uzimajući u obzir metarsku dužinu lopatica. Za raspon krila od 2 metra, izračunati promjer diska može iznositi 150-200 mm. Na temelju izračunatog promjera iz lisnatog aluminija izrezuje se potreban broj okruglih ploča (6-7 kom.).

Primjer izrade propelera vjetrenog generatora od dvjestomilimetarske aluminijske cijevi, koja se koristi na poljoprivrednim poljima za navodnjavanje usjeva. Dobiva se lagana i učinkovita konstrukcija.

Izrezane okrugle ploče se stavljaju jedna na drugu, poravnavaju po rubovima i spajaju. Za spajanje je najbolje koristiti kvalitetno epoksidno ljepilo. Ali nisu isključene ni druge metode pričvršćivanja.

Na gotovom zalijepljenom disku potrebno je u središnjoj točki označiti i izbušiti otvor za pričvršćenje na osovini generatora. Otvor doraditi s utorom za klin prema veličini klina koji je postavljen na osovini rotora generatora.

Tako pripremljen propelerski disk se označava za pričvršćenje lopatica. Po označenim linijama buše se rupe za vijke pričvršćenja nosača. Ovi dijelovi se također izrađuju od aluminija s odabirom debljine dovoljne za kompenzaciju prenesenih sila.

Preostaje samo pričvrstiti prethodno izrađene lopatice na disk na označenim točkama spoja, uravnotežiti ih na ravnoj površini i pričvrstiti vijcima.

Korak #2. Izrada jarbola od cijevi

Traktorski generator AT-700, opremljen samostalno izrađenim propelerom, već predstavlja pravi vjetrenjak. U svrhu postizanja maksimalnog učinka od konstrukcije, poželjno ga je podići za 5-7 metara i također omogućiti kružno kretanje od 360°.

Stoga se vjetrokaz-vjetrenjak postavlja na jarbol, kojeg je najlakše izraditi od metalne cijevi.

Postavljeni jarbol od metalne cijevi promjera 50 mm s vjetrenim generatorom na vrhu. Za osiguranje stabilnosti jarbola koriste se zatege od metalne sajle.

Jarbol visine 5-7 metara, opremljen na vrhu vjetrogeneratorom, trpjet će značajna opterećenja. Sukladno tome, promjer metalne cijevi mora biti dovoljno velik – ne manji od 50 mm vanjskog promjera.

Pričvršćenje jarbola izvodi se pomoću četiri sajlene zatege, pričvršćene na vrhu bliže vjetrenjaku i zategnute u suprotnom smjeru jedna od druge.

Ispod gornjeg ruba cijevi jarbola, u unutarnje područje, utiskuje se par odgovarajućih ležajeva ili se pričvršćuje na neki drugi način. To će biti rotirajući potporni blok u koji će stati vjetrokaz s generatorom i propelerom. Preostaje samo izraditi sam vjetrokaz i na njega postaviti svu potrebnu opremu.

Korak #3. Kako napraviti aluminijsku vjetrokazu

Konstrukciju vjetrokaza, na čijem je jednom kraju mjesto za automobilski generator s propelerom, a na drugom – mjesto za „repni dio“, preporučuje se izraditi od laganog čvrstog materijala.

Na primjer, aluminijska cijev pravokutnog profila bi savršeno odgovarala za podlogu. Za pričvršćivanje generatora na profilnu cijev prikladnije je koristiti stezaljke od mekane metalne trake (po mogućnosti nehrđajuće).

Primjer mogućeg pričvršćivanja kućišta generatora na profilnu cijev vjetrokaza. Ovdje se koristi metalni okvir s prednjim i stražnjim nosačima za vijčani spoj.

Rep vjetrokaza može se izraditi od istog aluminijskog lima i pričvrstiti na profilnu cijev kutnicima. Na točki težišta, na profilnoj cijevi, potrebno je učvrstiti metalni klin od nehrđajućeg čelika.

Ovaj dio je u obliku dugog vijka (250-300 mm), promjera oko 30 mm (izračunava se), prolazi poprečno kroz tijelo profilne aluminijske cijevi i učvršćuje se maticom odozdo. Na maticu se stavlja protumatica.

Promjer navoja vijka treba biti nešto manji od unutarnjeg promjera prstenova ležajeva utisnutih u cijev jarbola. U sredini vijka, po njegovoj osi, izbuši se rupa od 7-10 mm. Kroz ovu rupu provući će se električni kabel iz generatora i niz cijev spustiti do mjesta spajanja.

Korak #4. Instalacija i spajanje vjetrogeneratora

Nakon svih opisanih priprema (obavezno u uvjetima bez vjetra) pristupa se ugradnji:

1. Na podnožju vjetrokaza stezaljkama se pričvršćuje traktorski generator.
2. Podignu jarbol od tla za 1,5 – 2 metra i postave vjetrokaz potpornim vijkom na ležajeve.
3. Istovremeno provuku kabel od generatora kroz tijelo vijka i dalje unutar cijevi do donje točke izlaza.
4. Također, nešto ispod podnožja vjetrokaza kruto se ugrađuje graničnik koji omogućuje vjetrokazu rotaciju za 360° u jednom ili drugom smjeru, ali ne više od toga.
5. Konačno podignu jarbol i učvrste ga sajlenim zategama.
6. Spoje krajeve kabela na prijamni uređaj (obično preko kontrolera na akumulatorsku bateriju).

Ovdje se konstrukcija vjetrogeneratora može smatrati završenom. Međutim, postoji još mnogo pojedinačnih detalja procesa s kojima će se korisnik suočiti tijekom korištenja uređaja.

Strukturna shema potpune vjetrenjače: 1 – vjetroturbina, 2 – pretvarač punjenja akumulatora; 3 – automobilski akumulator; 4 – pretvarač 24/220; 5,6 – izlazi napona 220V i 24V

Ovi dijelovi povezani su s automatizacijom koja regulira nakupljanje i raspodjelu energije. Uređaji poput kontrolera punjenja, pretvarača struje i drugi obvezne su komponente vjetrogeneratora.

Foto-primjer sastavljanja vjetrenjače korak po korak

Razmotrimo primjer izgradnje vjetrenjače od 24 V sastavljene na bazi automobilskog generatora. Samogradnja počinje stabilno raditi pri brzini vjetra od 5 m/s. U umjereno vjetrovitom vremenu s udarima od 15 m/s postrojenje daje od 8 do 11 A, u danima s jakim vjetrovima učinkovitost se povećava. Snaga nije veća od 300 W.

Zapravo je sav posao obavljen, preostaje spojiti raštrkane komponente korisnog kućnog uređaja:

Uređaj izrađen vlastitim rukama razvija 24 V, može se koristiti za punjenje baterija mobilne opreme i za opskrbu energijom u rasvjetnim linijama s energetski štedljivim svjetiljkama.

Analiza pogrešaka pri konstruiranju

Sastavljanje vjetrogeneratora u kućnim uvjetima vlastitim rukama – posao, naravno, nije bez pogrešaka. Čak i u konstrukcijama industrijskih vjetrenjača inženjeri čine pogreške. Ali na pogreškama se uči, o čemu svjedoče sasvim uspješne kućne konstrukcije.

Dakle, među greškama prilikom izrade kućanskih vjetrogeneratora često se pojavljuje detalj poput izostanka modula za kočenje u konstrukciji generatora. Standardna izvedba takvih uređaja (automobilskih ili traktorskih) ne predviđa takav detalj. Stoga je potrebno doraditi generator.

Međutim, ne želi se svaki 'konstruktor' baviti tim osjetljivim poslom. Mnogi ignoriraju ovaj detalj, uzdajući se u 'možda prođe'. Kao rezultat – pri jakom vjetru vijak se zavrti do nevjerojatno velikih brzina. Ležajevi generatora ne izdržavaju, razbijaju ležišta aluminijskih poklopaca. Dolazi do blokade rotora.

Uništeni vjetrogenerator zbog nedostataka u konstrukciji. Greške u projektiranju i montaži takvih konstrukcija dovode do ozbiljnih posljedica.

Na istu temu odnosi se i nedostatak povezan s izostankom graničnika okretanja vjetrulje. Često jednostavno zaborave ugraditi ovu komponentu i sjete je se tek kad vjetar počne okretati 'pijetlića' oko svoje osi, poput čigre u emisiji 'Što? Gdje? Kada?' Rezultat je žalostan.

Minimalna šteta – uvrtanje i prekid električnog kabela, a u teškim slučajevima – potpuno uništenje konstrukcije.

Druga značajna greška pri sastavljanju – netočan izračun točke težišta na bazi vjetrulje. U tom slučaju uređaj može neko vrijeme normalno funkcionirati. No, s vremenom nastaje iskrivljenje u sklopu ležaja, sloboda okretanja se ograničava, a učinkovitost konstrukcije u davanju energije naglo opada.

O tome kako ispravno izračunati vjetrogenerator, saznajte iz članka koji smo predložili.

Često dobivenom strujom iz generatora pokušavaju izravno napajati akumulatorsku bateriju. Uskoro se počnu čuditi – zašto akumulator ne drži naboj ili otkrivaju proboj 2-3 članaka.

To je banalna i prirodna pogreška, jer u svakom slučaju punjenje akumulatora mora se odvijati u uvjetima određenih struja i napona. Ovdje je potrebna kontrola tog procesa.

Kućnim majstorima koje zanima tema sastavljanja vjetrogeneratora, predlažemo da se upoznaju s još jednom originalnom varijantom. U predloženom članku opisan je izrada generatorskog uređaja od otpadnih dijelova perilice rublja.

Zaključci i koristan video na temu

Čak i obični električni odvijač može postati vjetrenjača ako se poznaju osnove ustroja vjetrogeneratora.

Interes za vjetrogeneratore ne opada. Naprotiv, ova opcija dobivanja električne energije sve se češće razmatra od strane vlasnika seoskih nekretnina.

Očito, ako se istovremeno kombinira više vrsta energije – vjetra, sunca, hidroturbina ili nuklearnih elektrana, takva kombinacija može dati ekonomski učinak. Pritom se rizici korisnika da ostane bez električne energije svode na nulu.

Želite li ispričati kako ste vlastoručno sastavili vjetrogenerator za napajanje vikendice? Želite li podijeliti korisne informacije koje nisu spomenute u članku? Molimo, napišite komentare u bloku ispod, podijelite dojmove, samo vama poznate tehničke nijanse i fotografije vezane uz temu članka.