Come realizzare un motore passo-passo con le tue mani. Come funziona un motore passo passo? Come funziona un motore passo-passo

Mentre andavo in bicicletta davanti ai cottage estivi, ho visto un generatore eolico funzionante:

Grandi pale ruotate lentamente ma con sicurezza, la banderuola orientava il dispositivo nella direzione del vento.
Volevo implementare un design simile, anche se non in grado di generare energia sufficiente per fornire consumatori "seri", ma ancora funzionante e, ad esempio, caricando batterie o alimentando LED.

Motori passo-passo

Una delle opzioni più efficaci per una piccola turbina eolica fatta in casa è usare motore passo-passo(ШД) (ing. motore passo-passo (passo-passo)) - in un tale motore, la rotazione dell'albero consiste in piccoli passi. Gli avvolgimenti del motore passo-passo sono in fase. Quando viene applicata corrente a una delle fasi, l'albero si sposta di un passo.
Questi motori sono bassa velocità e un generatore con un tale motore può essere collegato senza ingranaggi a una turbina eolica, motore Stirling o altra fonte di alimentazione a bassa velocità. Se utilizzato come generatore di un motore convenzionale (collettore) corrente continua per ottenere gli stessi risultati sarebbe necessaria una velocità 10-15 volte superiore.
Una caratteristica dello shagik è una coppia di spunto abbastanza elevata (anche senza un carico elettrico collegato al generatore), che raggiunge i 40 grammi di forza per centimetro.
Coefficiente azione utile generatore con motore passo-passo raggiunge il 40%.

Per verificare la funzionalità del motore passo-passo, ad esempio, può essere collegato un LED rosso. Ruotando l'albero motore, è possibile osservare il bagliore del LED. La polarità della connessione del LED non ha importanza, poiché il motore genera corrente alternata.

Un tesoro di motori così potenti sono unità floppy da cinque pollici, nonché vecchie stampanti e scanner.

Motore 1

Ad esempio, ho un motore passo-passo di un vecchio disco da 5,25 ", che era ancora in funzione ZX Spectrum- computer compatibile "Byte".
Tale unità contiene due avvolgimenti, dalle estremità e al centro dei quali vengono tratte le conclusioni: il totale viene rimosso dal motore sei fili:

primo avvolgimento (ing. bobina 1) - blu (ing. blu) e giallo (ing. giallo);
secondo avvolgimento (ing. bobina 2) - rosso (ing. rosso) e bianco (ing. bianco);
marrone (rus. Marrone) fili - conduttori dai punti medi di ciascun avvolgimento (ing. rubinetti centrali).

motore passo-passo smontato

A sinistra puoi vedere il rotore del motore, sul quale puoi vedere i poli magnetici "striati" - nord e sud. A destra c'è l'avvolgimento dello statore, che consiste di otto bobine.
La resistenza di metà avvolgimento è di ~ 70 ohm.

Ho usato questo motore nel progetto originale della mia turbina eolica.

Motore 2

Il meno potente a mia disposizione motore passo-passo T1319635 aziende Epoch Electronics Corp. dallo scanner HP Scanjet 2400 Esso ha cinque conclusioni (motore unipolare):


primo avvolgimento (ing. bobina 1) - arancione (ing. arancia) e nero (ing. Nero);
secondo avvolgimento (ing. bobina 2) - marrone (ing. Marrone) e giallo (ing. giallo);
rosso (ing. rosso) filo - pin collegati tra loro dal punto medio di ciascun avvolgimento (ing. rubinetti centrali).

La resistenza del mezzo avvolgimento è di 58 ohm, che è indicata sull'alloggiamento del motore.

Motore 3

Nella versione migliorata della turbina eolica, ho usato un motore passo-passo Robotron SPA 42 / 100-558 prodotto nella Repubblica Democratica Tedesca e progettato per una tensione di 12 V:

Turbina eolica

Esistono due opzioni per la posizione dell'asse della girante (turbina) del generatore eolico: orizzontale e verticale.

Il vantaggio orizzontale(più popolare) Posizione l'asse, situato nella direzione del vento, è un uso più efficiente dell'energia eolica, lo svantaggio è la complessità del design.

Ho scelto disposizione verticale assi - VAWT (turbina eolica ad asse verticale), che semplifica notevolmente la progettazione e non richiede orientamento al vento ... Questa opzione è più adatta per il montaggio a tetto, è molto più efficace in condizioni di rapidi e frequenti cambi di direzione del vento.

Ho usato un tipo di turbina eolica chiamata turbina eolica Savonius. Turbina eolica Savonius). È stato inventato nel 1922 Sigurd Johannes Savonius) dalla Finlandia.

Sigurd Johannes Savonius

Il funzionamento dell'aerogeneratore Savonius si basa sul fatto che la resistenza (ing. lagna) al flusso d'aria incidente - il vento della superficie concava del cilindro (pala) è maggiore di quella convessa.

Coefficienti di resistenza aerodinamica ( inglese coefficienti di resistenza) $ C_D $

corpi bidimensionali:
metà concava del cilindro (1) - 2,30
metà convessa del cilindro (2) - 1,20
piatto quadrato piatto - 1,17
corpi tridimensionali:
emisfero cavo concavo (3) - 1.42
emisfero cavo convesso (4) - 0,38
sfera - 0,5
Questi valori sono dati per i numeri di Reynolds (ing. Numeri di Reynolds) nell'intervallo $ 10 ^ 4 - 10 ^ 6 $. Il numero di Reynolds caratterizza il comportamento di un corpo in un mezzo.

Forza di resistenza del corpo al flusso d'aria $ (F_D) = ((1 \ over 2) (C_D) S \ rho (v ^ 2)) $, dove $ \ rho $ è la densità dell'aria, $ v $ è la velocità del flusso d'aria, $ S $ - area della sezione trasversale del corpo.

Tale turbina eolica ruota nella stessa direzione, indipendentemente dalla direzione del vento:

Un principio di funzionamento simile viene utilizzato nell'anemometro a tazza (ing. anemometro a tazza)- un dispositivo per misurare la velocità del vento:

Tale anemometro fu inventato nel 1846 dall'astronomo irlandese John Thomas Romney Robinson ( John Thomas Romney Robinson):

Robinson credeva che le coppe del suo anemometro a quattro tazze si muovessero a una velocità pari a un terzo della velocità del vento. In realtà, questo valore varia da due a poco più di tre.

Attualmente, per misurare la velocità del vento vengono utilizzati anemometri a tre tazze, sviluppati dal meteorologo canadese John Patterson ( John Patterson) nel 1926:

I generatori su motori DC spazzolati con microturbina verticale sono venduti a eBay per circa $ 5:

Tale turbina contiene quattro pale disposte lungo due assi perpendicolari, con un diametro della girante di 100 mm, un'altezza della pala di 60 mm, una lunghezza della corda di 30 mm e un'altezza del segmento di 11 mm. La girante è montata sull'albero di un micromotore DC con la marcatura JQ24-125H670... La tensione di alimentazione nominale di un tale motore è 3 ... 12 V.
L'energia generata da un tale generatore è sufficiente per il bagliore di un LED "bianco".

Velocità di rotazione della turbina eolica Savonius non può superare la velocità del vento , ma allo stesso tempo tale costruzione è caratterizzata da coppia elevata (ing. coppia).

L'efficienza di una turbina eolica può essere stimata confrontando la potenza generata dalla turbina eolica con la potenza contenuta nel vento che soffia attraverso la turbina:
$ P = (1 \ over 2) \ rho S (v ^ 3) $, dove $ \ rho $ è la densità dell'aria (circa 1,225 kg / m3 a livello del mare), $ S $ è l'area spazzata del turbina (ing. area spazzata), $ v $ è la velocità del vento.

La mia turbina eolica

opzione 1

Inizialmente, la girante del mio generatore utilizzava quattro pale sotto forma di segmenti (metà) di cilindri tagliati da tubi di plastica:


Dimensioni dei segmenti -
lunghezza del segmento - 14 cm;
altezza del segmento - 2 cm;
la lunghezza della corda del segmento è di 4 cm;

Ho installato la struttura assemblata su un palo di legno abbastanza alto (6 m 70 cm) da una barra, fissato con viti autofilettanti a un telaio metallico:

opzione 2

Lo svantaggio del generatore era la velocità del vento piuttosto elevata necessaria per far girare le pale. Per aumentare la superficie ho usato lame tagliate da bottiglie di plastica:

Dimensioni dei segmenti -
lunghezza del segmento - 18 cm;
altezza del segmento - 5 cm;
lunghezza della corda del segmento - 7 cm;
la distanza dall'inizio del segmento al centro dell'asse di rotazione è di 3 cm.

Opzione 3

La resistenza dei portalama si è rivelata un problema. All'inizio ho usato strisce di alluminio perforato da 1 mm di un designer per bambini sovietico. Dopo diversi giorni di esercizio, forti raffiche di vento hanno portato alla rottura delle tavole (1). Dopo questo errore, ho deciso di ritagliare i portalama dal PCB rivestito con pellicola (2) di 1,8 mm di spessore:

La resistenza alla flessione del PCB perpendicolare alla piastra è 204 MPa ed è paragonabile alla resistenza alla flessione dell'alluminio - 275 MPa. Ma il modulo di elasticità dell'alluminio $ E $ (70.000 MPa) è molto più alto di quello della textolite (10.000 MPa), ad es. la texolite è molto più elastica dell'alluminio. Questo, a mio avviso, tenendo conto del maggiore spessore dei supporti in textolite, fornirà una maggiore affidabilità nel fissaggio delle pale del generatore eolico.
Il generatore eolico è montato su un albero:

Il funzionamento di prova della nuova versione della turbina eolica ha dimostrato la sua affidabilità anche sotto forti raffiche di vento.

Lo svantaggio della turbina Savonius è bassa efficienza - solo il 15% circa dell'energia eolica viene convertita in energia di rotazione dell'albero (questo è molto meno di quanto può essere ottenuto con turbina eolica Daria(ing. Turbina eolica Darrieus)), utilizzando l'ascensore (ing. sollevamento). Questo tipo di turbina eolica è stata inventata dal progettista aeronautico francese Georges Darier. (Georges Jean Marie Darrieus) - Brevetto USA del 1931 n. 1.835.018 .

Georges Darier

Lo svantaggio della turbina Darrieus è che ha un autoavviamento molto scarso (per generare coppia dal vento, la turbina deve essere già in rotazione).

Conversione dell'elettricità generata da un motore passo-passo

I cavi del motore passo-passo possono essere collegati a due raddrizzatori a ponte, assemblati da diodi Schottky per ridurre la caduta di tensione attraverso i diodi.
È possibile utilizzare i comuni diodi Schottky 1N5817 con una tensione inversa massima di 20 V, 1N5819- 40 V e una corrente raddrizzata media diretta massima di 1 A. Ho collegato le uscite dei raddrizzatori in serie per aumentare la tensione di uscita.
È anche possibile utilizzare due raddrizzatori del punto medio. Un tale raddrizzatore richiede la metà dei diodi, ma allo stesso tempo tensione di uscitaè ridotto della metà.
Quindi la tensione di ripple viene livellata utilizzando un filtro capacitivo: un condensatore da 1000 μF a 25 V. Per proteggersi dall'aumento della tensione generata, un diodo zener da 25 V è collegato in parallelo al condensatore.


schema della mia turbina eolica


unità elettronica del mio generatore eolico

Applicazione per turbine eoliche

La tensione generata dal generatore eolico dipende dall'ampiezza e dalla costanza della velocità del vento.

Con il vento che ondeggia sui rami sottili degli alberi, la tensione raggiunge 2 ... 3 V.

Con il vento che ondeggia su spessi rami di alberi, la tensione raggiunge 4 ... 5 V (con forti raffiche - fino a 7 V).

CONNESSIONE A JOULE LADRO

La tensione livellata dal condensatore del generatore eolico può essere fornita a - bassa tensione CC-CC convertitore

Valore della resistenza R viene selezionato sperimentalmente (a seconda del tipo di transistor) - si consiglia di utilizzare un resistore variabile di 4,7 kΩ e ridurre gradualmente la sua resistenza, raggiungendo lavoro stabile convertitore.
Ho assemblato un convertitore del genere basato sul germanio pnp-transistor GT308V ( VT) e un trasformatore di impulsi MIT-4V (bobina L1- conclusioni 2-3, L2- conclusioni 5-6):

CARICA DEGLI IONISTORI (SUPERCONDENSATORI)

Supercondensatore (supercondensatore) supercondensatore) è un ibrido di un condensatore e fonte chimica attuale.
Supercondensatore - non polare un elemento, ma uno dei terminali può essere contrassegnato con una "freccia" - per indicare la polarità della tensione residua dopo che è stata caricata in fabbrica.
Per la ricerca iniziale, ho usato un supercondensatore con una capacità di 0,22 F per una tensione di 5,5 V (diametro 11,5 mm, altezza 3,5 mm):

L'ho collegato tramite un diodo all'uscita attraverso il diodo al germanio D310.

Per limitare la massima tensione di carica del supercondensatore, puoi usare un diodo zener o una catena di LED - io uso una catena di Due LED rossi:

Per evitare la scarica di un supercondensatore già carico attraverso i LED di limitazione HL1 e HL2 Ho aggiunto un altro diodo - VD2.

Continua

Avevo un motore passo-passo in giro e ho deciso di provare a usarlo come generatore. Il motore è stato rimosso da una vecchia stampante ad aghi, le iscrizioni su di esso sono le seguenti: EPM-142 EPM-4260 7410. Il motore è unipolare, il che significa che questo motore ha 2 avvolgimenti con un colpetto al centro, la resistenza di gli avvolgimenti erano 2x6 ohm.

Il test richiede un altro motore per far girare lo stepper. La costruzione e il montaggio dei motori sono mostrati nelle figure seguenti:

Ho perso il rullo dal motore, quindi ho messo la pasta ...

Avviamo dolcemente il motore in modo che l'elastico non voli via. Devo dire che alle alte velocità vola ancora, quindi non ha alzato la tensione sopra i 6 volt.

Colleghiamo un voltmetro e iniziamo a testare, prima misuriamo la tensione.

Impostiamo la tensione sull'alimentatore a circa 6 volt, mentre il motore consuma 0,2 Ampere, per confronto, il motore ha mangiato 0,09 A al minimo

Non ho bisogno di spiegare nulla e tutto è chiaro dalla foto qui sotto. La tensione era di 16 volt, la velocità del motore che gira non è grande, penso che se lo giri più forte, puoi spremere tutti i 20 volt ...

Colleghiamo tramite un ponte a diodi (e non dimenticare il condensatore, altrimenti puoi bruciare i LED) un nastro con LED super luminosi, la cui potenza è di 0,5 watt.

Impostiamo la tensione a poco meno di 5 volt, in modo che il motore passo-passo dopo il ponte emetta circa 12 volt.

brilla! Allo stesso tempo, la tensione è scesa da 12 volt a 8 e il motore ha iniziato a girare un po' più lentamente. Corrente di cortocircuito senza striscia principale era 0,08 A - lascia che ti ricordi che il motore di svolgimento NON funzionava piena potenza, e non dimenticare il secondo avvolgimento del motore passo-passo, è semplicemente impossibile metterli in parallelo e non volevo assemblare il circuito.

Penso che tu possa creare un buon generatore da un motore passo-passo, collegarlo a una bicicletta o creare un generatore eolico basato su di esso.

Capisci almeno quello che scrivi? Oppure scrivi per supportare una persona nei suoi sforzi e lui, dopo aver speso soldi in componenti per il suo sistema, è finito con una cosa assolutamente inoperante? Rispondi: "Il motore, come si adatterà un generatore" - sì, lo farà, ma dove hai preso l'1.1-1.5A? A che voltaggio? A quale velocità di rotazione del rotore? Quindi scrivi: "Lo standard di potenza del nastro da 1 m, tipo 5 W ..." - non esiste uno standard di potenza qui, e i nastri sono circa 5 W e circa 14 W, e circa 7 W per metro, ecc., E questo è molto ampia diffusione. Continuiamo: "Dato che hai finito così tanto, potrebbe essere sufficiente caricare la batteria" - questo, in generale, cosa significa? Il fatto che più lo schema è complesso, sofisticato e intricato, maggiore è il suo rendimento e la sua efficienza? Assurdità totale. Per caricare una batteria da moto da 12V, occorrono circa 14-15V ad una corrente di circa 0,6-0,7A (per una capacità di circa 7A/h). Sei sicuro che il sistema sia in grado di produrre tali parametri per molto tempo? Dopotutto, per caricare una batteria di una moto scarica, 2-3 ore non sono sufficienti. Pensi anche tu di poter ricaricare da 18V? Sì, puoi, ma l'elettrolito bollirà in una settimana, se non prima, e le piastre si cospargeranno. Buona raccomandazione! Sono senza pretese nella ricarica - questo non significa che possano essere caricati con qualsiasi tensione. Quindi scrivi: "Sarà molto bello, perché improvvisamente ho dimenticato di spegnere la luce e la batteria si è seduta anche prima che abbia il tempo di ricaricarsi" - dì come se la batteria fosse caricata solo durante le ore diurne))) Questo è una turbina eolica, non una batteria solare. Con un sistema correttamente funzionante, con un vento costante, la batteria non dovrebbe scaricarsi affatto, anche se ti sei dimenticato di spegnere la luce. Ma l'idea stessa della fotocellula è buona dal punto di vista dell'automazione. Avanti: la striscia LED probabilmente funzionerà, come dici tu, e a 30 volt, invece, per quanto tempo? Le resistenze limitano la corrente, sì, ma aumenterà proporzionalmente all'aumento della tensione, e non rimarrà costante! I diodi non amano molto superare la corrente di esercizio. Quindi, il risultato è noto: surriscaldamento dei diodi e, di conseguenza, una forte diminuzione della durata, o il loro guasto è estremamente rapido. Successivamente, scrivi: "Anche la capacità non è critica, aggiungi 1 altro condensatore a film per 1 microfarad" - per cosa? È un filtro antirumore? Perché allora 1mkF? E perché c'è un filtro? E, se non un filtro, ma un elemento levigante, allora la sua capacità è fondamentale! La capacità è in realtà il parametro principale di un condensatore. E 1μF è uno spazio vuoto per un sistema descritto da una persona, non appianerà nulla. Anche 1000uF, che l'autore delle domande voleva stabilire, è davvero poco per la sua idea. Capirei se fosse 5000-7000 o anche 10000 μF, o anche di più. Alla fine, la persona chiede se la batteria della motocicletta è sufficiente per far brillare il nastro tutta la notte e tu rispondi che, ovviamente, è sufficiente. Hai studiato fisica a scuola? O stai ancora studiando? È stata una tua supposizione con il dito nel cielo o almeno un calcolo elementare? Facciamo una stima molto approssimativa: una persona ha scritto che vuole installare 10-15m di nastro. Anche se prendiamo i valori minimi, ad es. 10m di nastro con una potenza di 5W/m, quindi con semplici calcoli otteniamo 50W di potenza. Dividendo la potenza del nastro per la tensione della batteria (circa 12,8 V), otteniamo la corrente: 50 / 12,8 = 3,9 A. La capacità di una batteria per moto convenzionale è di circa 7A/h. Quella. puoi stimare quanto tempo funzionerà il nastro da una batteria completamente carica: 7 / 3,9 = 1,79 h = 1 h 47 min., cioè quasi due ore. Questa non è tutta la notte. Inoltre, vengono presi in considerazione i parametri minimi e se la lunghezza del nastro o / e la sua potenza sono maggiori, il tempo di funzionamento della batteria diminuirà proporzionalmente. Qualcosa del genere.
Non scriverei tutto questo, ma il fatto è che un nastro costa denaro, una batteria e anche un relè fotografico ... E questo è un sacco di soldi, e le persone che hanno ricevuto approvazione e supporto per la loro idea nei commenti di le persone che non comprendono l'essenza e le sfumature del processo, correranno felicemente al negozio, spenderanno soldi per i componenti e alla fine riceveranno un sistema che inizialmente non è operativo. Non c'è bisogno di dare consigli senza capire il problema!

Ogni anno le persone cercano fonti alternative. Centrale elettrica fatta in casa dal vecchio generatore di auto tornerà utile in aree remote dove non c'è connessione alla rete generale. Sarà in grado di caricare liberamente batterie ricaricabili, e garantirà anche il funzionamento di diversi elettrodomestici e illuminazione. Dove utilizzare l'energia, cosa verrà generata, decidi tu, così come assemblarla tu stesso o acquistarla dai produttori, che sono abbondanti sul mercato. In questo articolo, ti aiuteremo a capire lo schema di assemblaggio del generatore eolico fai-da-te da quei materiali che ogni proprietario ha sempre.

Considera il principio di funzionamento di un impianto eolico. Sotto un flusso di vento veloce, vengono attivati ​​​​il rotore e le eliche, dopodiché l'albero principale si muove, ruotando il cambio e quindi si verifica la generazione. Prendiamo l'elettricità all'uscita. Pertanto, maggiore è la velocità di rotazione del meccanismo, maggiore è la produttività. Di conseguenza, quando si posizionano le strutture, tenere conto del terreno, del rilievo e conoscere le aree dei territori in cui la velocità del vortice è elevata.

Istruzioni di montaggio da un generatore di auto

Per fare ciò, dovrai preparare in anticipo tutti i componenti. L'elemento più importante è il generatore. È meglio prendere un trattore o un autobus, è in grado di generare molta più energia. Ma se ciò non è possibile, molto probabilmente vale la pena fare di più. aggregati deboli... Per assemblare il dispositivo avrai bisogno di:
voltmetro
relè di carica della batteria
lama d'acciaio
Batteria da 12 volt
scatola per cavi
4 bulloni con dadi e rondelle
morsetti per il fissaggio

Assemblaggio di un dispositivo per una casa a 220v

Quando tutto ciò di cui hai bisogno è pronto, procedi all'assemblaggio. Ciascuna delle opzioni può avere dettagli aggiuntivi, ma sono chiaramente specificati direttamente nel manuale.
Prima di tutto, assembla la ruota del vento, l'elemento strutturale principale, perché è questa parte che trasformerà l'energia eolica in meccanica. È meglio se ha 4 lame. Ricorda che più piccolo è il numero, più vibrazione meccanica e più difficile sarà bilanciarla. Sono realizzati in lamiera d'acciaio o in una botte di ferro. Non dovrebbero avere la stessa forma che vedevi nei vecchi mulini, ma assomigliano al tipo ad ala. La loro resistenza aerodinamica è molto più bassa e l'efficienza è maggiore. Dopo di te, con l'aiuto di una smerigliatrice, ritaglia un mulino a vento con pale con un diametro di 1,2-1,8 metri, esso, insieme al rotore, deve essere fissato all'asse del generatore praticando fori e collegandolo con bulloni.

Assemblaggio del circuito elettrico

Ripariamo i fili e li colleghiamo direttamente alla batteria e al convertitore di tensione. È necessario utilizzare tutto ciò che a scuola nelle lezioni di fisica ti è stato insegnato ad armeggiare durante l'assemblaggio circuito elettrico... Prima di iniziare lo sviluppo, pensa a quali kW hai bisogno. È importante notare che senza la successiva alterazione e riavvolgimento dello statore, non sono affatto adatti, la velocità operativa è di 1,2 mila -6 mila giri/min, e questo non è sufficiente per la produzione di energia. È per questo motivo che è necessario eliminare la bobina di eccitazione. Per aumentare il livello di tensione, riavvolgere lo statore con un filo sottile. In genere, la potenza risultante sarà di 150-300 watt a 10 m / s. Dopo l'assemblaggio, il rotore si magnetizzerà bene, come se l'alimentazione fosse collegata ad esso.

I generatori eolici rotanti autocostruiti sono molto affidabili nel funzionamento ed economicamente redditizi, la loro unica imperfezione è la paura di forti raffiche di vento. Il principio di funzionamento è semplice: un vortice attraverso le lame fa girare il meccanismo. Nel processo di queste intense rotazioni, viene generata l'energia, la tensione di cui hai bisogno. Una tale centrale elettrica è un modo molto efficace per fornire elettricità a una piccola casa, ovviamente, per pompare acqua da un pozzo, la sua capacità non sarà sufficiente, ma è possibile guardare la TV o accendere le luci in tutti stanze con il suo aiuto.

Da un tifoso di casa

La ventola stessa potrebbe non funzionare, ma sono necessarie solo alcune parti: questo è il supporto e la vite stessa. Per la progettazione, è necessario un piccolo motore passo-passo saldato da un ponte a diodi affinché possa produrre pressione costante, una bottiglia di shampoo, un tubo dell'acqua di plastica lungo circa 50 cm, un tappo e un coperchio per un secchio di plastica.

Un manicotto è realizzato sulla macchina e fissato nel connettore dalle ali del ventilatore smontato. Questa boccola terrà il generatore. Dopo aver risolto, è necessario iniziare a creare il caso. Taglia il fondo della bottiglia di shampoo usando una macchina o manualmente. Durante il taglio, inoltre, è necessario lasciare un foro di 10 per inserire al suo interno un asse, ricavato da un'asta di alluminio. Attaccalo con un bullone e un dado alla bottiglia. Dopo che tutti i fili sono stati saldati, viene praticato un altro foro nel corpo della bottiglia per far uscire questi stessi fili. Li allunghiamo e li fissiamo in una bottiglia sopra il generatore. Devono corrispondere nella forma e il corpo della bottiglia deve nascondere in modo affidabile tutte le sue parti.

Shank per il nostro dispositivo

Affinché in futuro possa catturare flussi di vento da diverse direzioni, assemblare il rivestimento utilizzando un tubo pre-preparato. La sezione della coda sarà fissata con un tappo per shampoo twist-off. Viene praticato anche un foro e, dopo aver messo un tappo su un'estremità del tubo, lo allungano e lo fissano al corpo principale della bottiglia. D'altra parte, il tubo viene tagliato con un seghetto e l'ala del gambo viene tagliata dal coperchio del secchio di plastica con le forbici, dovrebbe avere una forma rotonda. Tutto quello che devi fare è semplicemente tagliare i bordi del secchio che lo ha fissato al contenitore principale.

Attacciamo l'uscita USB al pannello posteriore del supporto e mettiamo tutte le parti ricevute in una. Sarà possibile montare la radio o ricaricare il telefono tramite questa porta USB incorporata. Certo, non ha una forte potenza da un ventilatore domestico, ma può comunque fornire illuminazione per una lampadina.

Generatore eolico fai-da-te da un motore passo-passo

Un dispositivo costituito da un motore passo-passo genera circa 3 watt anche a basse velocità di rotazione. La tensione può superare i 12 V, il che consente di caricare una piccola batteria. Un motore passo-passo da una stampante può essere inserito come generatore. In questa modalità, il motore passo-passo genera una corrente alternata e può essere facilmente convertito in corrente continua utilizzando diversi ponti a diodi e condensatori. Puoi assemblare lo schema con le tue mani. Lo stabilizzatore è installato dietro i ponti, di conseguenza, otteniamo una tensione di uscita costante. È possibile installare un LED per monitorare la tensione degli occhi. Al fine di ridurre la perdita di 220 V, vengono utilizzati diodi Schottky per rettificarlo.

Le lame saranno in tubo di PVC. Il pezzo viene disegnato sul tubo e poi tagliato con un disco da taglio. La distanza della vite dovrebbe essere di circa 50 cm e la larghezza dovrebbe essere di 10 cm È necessario rettificare un manicotto con una flangia delle dimensioni dell'albero SM. Viene spinto sull'albero del motore e fissato con viti; le "viti" di plastica verranno fissate direttamente alle flange. Esegui anche il bilanciamento: i pezzi di plastica vengono tagliati dalle estremità delle ali, l'angolo di inclinazione viene modificato riscaldando e piegando. Un pezzo di tubo viene inserito nel dispositivo stesso, al quale è anche imbullonato. Per quanto riguarda il quadro elettrico, è meglio posizionarlo in basso e portargli la corrente. Dal motore passo-passo escono fino a 6 fili, che corrispondono alle due bobine. Avranno bisogno di anelli collettori per trasferire l'elettricità dalla parte mobile. Dopo aver collegato tutte le parti insieme, si procede al collaudo della struttura, che inizierà i giri a 1 m/s.

Turbina eolica composta da moto-ruota e magneti

Non tutti sanno che un generatore eolico da una ruota del motore può essere assemblato con le proprie mani in breve tempo, l'importante è fare scorta dei materiali necessari in anticipo. Il rotore Savonius è più adatto per questo, può essere acquistato già pronto o indipendentemente. È costituito da due pale semicilindriche e da una sovrapposizione, dalla quale si ricavano gli assi di rotazione del rotore. Scegli tu stesso il materiale per il loro prodotto: tubo di legno, fibra di vetro o pvc, che è il più semplice e L'opzione migliore... Realizziamo la giunzione delle parti, dove è necessario praticare fori per il fissaggio in base al numero di lame. Avrai bisogno di un meccanismo girevole in acciaio per resistere a qualsiasi condizione atmosferica.

Dai magneti in ferrite

Un generatore eolico con magneti sarà difficile da padroneggiare per gli artigiani inesperti, ma puoi comunque provare. Quindi, dovrebbero esserci quattro poli, ognuno conterrà due magneti in ferrite. Saranno ricoperti da pastiglie metalliche con uno spessore di poco meno di un millimetro per distribuire un flusso più uniforme. Dovrebbero essere 6 bobine principali, riavvolte con un filo spesso e dovrebbero essere posizionate attraverso ciascun magnete, occupando uno spazio corrispondente alla lunghezza del campo. Il fissaggio dei circuiti di avvolgimento può essere sul mozzo della smerigliatrice, nel mezzo del quale è installato un bullone prelavorato.

Il flusso di alimentazione è regolato dall'altezza del fissaggio dello statore sopra il rotore, più è alto, meno si attacca, rispettivamente, la potenza diminuisce. Per un mulino a vento, devi saldare un supporto e fissare 4 grandi lame sul disco dello statore, che puoi ritagliare da un vecchio barile di metallo o un coperchio da un secchio di plastica. A una velocità media di rotazione, produce circa 20 watt.

Progettazione di turbine eoliche su magneti al neodimio

Se vuoi conoscere la creazione, devi creare la base del mozzo dell'auto con i dischi dei freni, questa scelta è abbastanza giustificata, perché è potente, affidabile e ben bilanciata. Dopo aver pulito il mozzo da vernice e sporco, procedere alla disposizione dei magneti al neodimio. Avranno bisogno di 20 pezzi per disco, la dimensione dovrebbe essere 25x8 millimetri.

I magneti vanno posizionati tenendo conto dell'alternanza dei poli; prima di incollare è meglio creare una dima di carta o disegnare delle linee che dividano il disco in settori per non confondere i poli. È molto importante che, uno di fronte all'altro, abbiano poli diversi, cioè siano attratti. Incollali con la super colla. Sollevare i cordoli attorno ai bordi dei dischi e avvolgere del nastro adesivo o della plastilina al centro per evitare che si diffondano. Affinché il prodotto possa funzionare alla massima efficienza, le bobine dello statore devono essere correttamente dimensionate. Un aumento del numero di poli porta ad un aumento della frequenza della corrente nelle bobine, per questo il dispositivo, anche a bassa frequenza di rotazione, dà grande potere... Le bobine sono avvolte con fili più spessi per ridurre la resistenza in esse.

Quando la parte principale è pronta, le lame vengono realizzate, come nel caso precedente, e vengono fissate all'albero, che può essere ricavato da un normale tubo di plastica con un diametro di 160 mm. Alla fine il nostro generatore, funzionante sul principio della levitazione magnetica, con un diametro di un metro e mezzo e sei ali, 8m/s, è in grado di fornire fino a 300 watt.

Il prezzo della delusione o di una costosa banderuola

Oggi ci sono molte opzioni su come realizzare un dispositivo per convertire l'energia eolica, ogni metodo è efficace a modo suo. Se hai familiarità con il metodo di produzione di apparecchiature che generano energia, non importa in base a cosa realizzarlo, l'importante è che soddisfi lo schema concepito e fornisca una buona potenza in uscita.

Mentre passavo in bicicletta davanti ai cottage estivi, ho visto un generatore eolico funzionante. Grandi pale ruotate lentamente ma con sicurezza, la banderuola orientava il dispositivo nella direzione del vento.

Volevo implementare un design simile, anche se non in grado di generare energia sufficiente per alimentare consumatori "seri", ma ancora funzionante e, ad esempio, caricando batterie o alimentando LED.

Una delle opzioni più efficaci per una piccola turbina eolica fatta in casa è usare motore passo-passo(ШД) (ing. motore passo-passo (passo-passo)) - in un tale motore, la rotazione dell'albero consiste in piccoli passi. Gli avvolgimenti del motore passo-passo sono in fase. Quando viene applicata corrente a una delle fasi, l'albero si sposta di un passo.

Questi motori sono bassa velocità e un generatore con un tale motore può essere collegato senza ingranaggi a una turbina eolica, motore Stirling o altra fonte di alimentazione a bassa velocità. Se come generatore fosse utilizzato un motore CC convenzionale (collettore), per ottenere gli stessi risultati sarebbe necessaria una velocità 10-15 volte superiore.

Una caratteristica dello shagik è una coppia di spunto abbastanza elevata (anche senza un carico elettrico collegato al generatore), che raggiunge i 40 grammi di forza per centimetro.

L'efficienza del generatore con motore passo-passo raggiunge il 40%.

Per verificare la funzionalità del motore passo-passo, ad esempio, può essere collegato un LED rosso. Ruotando l'albero motore, è possibile osservare il bagliore del LED. La polarità della connessione del LED non ha importanza, poiché il motore genera corrente alternata.

Un tesoro di motori così potenti sono unità floppy da cinque pollici, nonché vecchie stampanti e scanner.

Ad esempio, ho un motore passo-passo di un vecchio disco da 5,25 ", che era ancora in funzione ZX Spectrum- computer compatibile “Byte”.

Tale unità contiene due avvolgimenti, dalle estremità e al centro dei quali vengono tratte le conclusioni: il totale viene rimosso dal motore sei fili:

primo avvolgimento (ing. bobina 1) - blu (ing. blu) e giallo (ing. giallo);

secondo avvolgimento (ing. bobina 2) - rosso (ing. rosso) e bianco (ing. bianco);

marrone (rus. Marrone) fili - conduttori dai punti medi di ciascun avvolgimento (ing. rubinetti centrali).

motore passo-passo smontato

A sinistra puoi vedere il rotore del motore, sul quale puoi vedere i poli magnetici "striati" - nord e sud. A destra c'è l'avvolgimento dello statore, che consiste di otto bobine.

La resistenza di metà avvolgimento è

Ho usato questo motore nel progetto originale della mia turbina eolica.

Motore passo-passo meno potente in mio possesso T1319635 aziende Epoch Electronics Corp. dallo scanner HP Scanjet 2400 Esso ha cinque conclusioni (motore unipolare):

primo avvolgimento (ing. bobina 1) - arancione (ing. arancia) e nero (ing. Nero);

secondo avvolgimento (ing. bobina 2) - marrone (ing. Marrone) e giallo (ing. giallo);

rosso (ing. rosso) filo - pin collegati tra loro dal punto medio di ciascun avvolgimento (ing. rubinetti centrali).

La resistenza del mezzo avvolgimento è di 58 ohm, che è indicata sull'alloggiamento del motore.

Nella versione migliorata della turbina eolica, ho usato un motore passo-passo Robotron SPA 42 / 100-558 prodotto nella Repubblica Democratica Tedesca e progettato per una tensione di 12 V:

Esistono due opzioni per la posizione dell'asse della girante (turbina) del generatore eolico: orizzontale e verticale.

Il vantaggio orizzontale(più popolare) Posizione l'asse, situato nella direzione del vento, è un uso più efficiente dell'energia eolica, lo svantaggio è la complessità del design.

Ho scelto disposizione verticale assi - VAWT (turbina eolica ad asse verticale), che semplifica notevolmente la progettazione e non richiede orientamento al vento ... Questa opzione è più adatta per il montaggio a tetto, è molto più efficace in condizioni di rapidi e frequenti cambi di direzione del vento.

Ho usato un tipo di turbina eolica chiamata turbina eolica Savonius. Turbina eolica Savonius). È stato inventato nel 1922 Sigurd Johannes Savonius) dalla Finlandia.

Sigurd Johannes Savonius

Il funzionamento dell'aerogeneratore Savonius si basa sul fatto che la resistenza (ing. lagna) al flusso d'aria incidente - il vento della superficie concava del cilindro (pala) è maggiore di quella convessa.

Coefficienti di resistenza aerodinamica ( inglese coefficienti di resistenza) $ C_D $

metà concava del cilindro (1) - 2,30

metà convessa del cilindro (2) - 1,20

piatto quadrato piatto - 1,17

emisfero cavo concavo (3) - 1.42

emisfero cavo convesso (4) - 0,38

Questi valori sono dati per i numeri di Reynolds (ing. Numeri di Reynolds) nell'intervallo $ 10 ^ 4 - 10 ^ 6 $. Il numero di Reynolds caratterizza il comportamento di un corpo in un mezzo.

Forza di resistenza del corpo al flusso d'aria $ =<<1 \over 2>S \ rho > $, dove $ \ rho $ è la densità dell'aria, $ v $ è la velocità del flusso d'aria, $ S $ è l'area della sezione trasversale del corpo.

Tale turbina eolica ruota nella stessa direzione, indipendentemente dalla direzione del vento:

Un principio di funzionamento simile viene utilizzato nell'anemometro a tazza (ing. anemometro a tazza)- un dispositivo per misurare la velocità del vento:

Tale anemometro fu inventato nel 1846 dall'astronomo irlandese John Thomas Romney Robinson ( John Thomas Romney Robinson):

Robinson credeva che le coppe del suo anemometro a quattro tazze si muovessero a una velocità pari a un terzo della velocità del vento. In realtà, questo valore varia da due a poco più di tre.

Attualmente, per misurare la velocità del vento vengono utilizzati anemometri a tre tazze, sviluppati dal meteorologo canadese John Patterson ( John Patterson) nel 1926:

I generatori su motori DC spazzolati con microturbina verticale sono venduti a eBay per circa $ 5:

Tale turbina contiene quattro pale disposte lungo due assi perpendicolari, con un diametro della girante di 100 mm, un'altezza della pala di 60 mm, una lunghezza della corda di 30 mm e un'altezza del segmento di 11 mm. La girante è montata sull'albero di un micromotore DC con la marcatura JQ24-125p70... La tensione di alimentazione nominale di un tale motore è 3. 12 B.

L'energia generata da un tale generatore è sufficiente per il bagliore del LED "bianco".

Velocità di rotazione della turbina eolica Savonius non può superare la velocità del vento , ma allo stesso tempo tale costruzione è caratterizzata da coppia elevata (ing. coppia).

L'efficienza di una turbina eolica può essere stimata confrontando la potenza generata dalla turbina eolica con la potenza contenuta nel vento che soffia attraverso la turbina:

$ P =<1\over 2>\rho S $, dove $ \ rho $ è la densità dell'aria (circa 1,225 kg / m 3 a livello del mare), $ S $ è l'area spazzata della turbina (ing. area spazzata), $ v $ è la velocità del vento.

Inizialmente, la girante del mio generatore utilizzava quattro pale sotto forma di segmenti (metà) di cilindri tagliati da tubi di plastica:

lunghezza del segmento - 14 cm;

altezza del segmento - 2 cm;

la lunghezza della corda del segmento è di 4 cm;

Ho installato la struttura assemblata su un palo di legno abbastanza alto (6 m 70 cm) da una barra, fissato con viti autofilettanti a un telaio metallico:

Lo svantaggio del generatore era la velocità del vento piuttosto elevata necessaria per far girare le pale. Per aumentare la superficie ho usato lame tagliate da bottiglie di plastica:

lunghezza del segmento - 18 cm;

altezza del segmento - 5 cm;

lunghezza della corda del segmento - 7 cm;

la distanza dall'inizio del segmento al centro dell'asse di rotazione è di 3 cm.

La resistenza dei portalama si è rivelata un problema. All'inizio ho usato strisce di alluminio perforato da 1 mm di un designer per bambini sovietico. Dopo diversi giorni di esercizio, forti raffiche di vento hanno portato alla rottura delle tavole (1). Dopo questo errore, ho deciso di ritagliare i portalama dal PCB rivestito con pellicola (2) di 1,8 mm di spessore:

La resistenza alla flessione del PCB perpendicolare alla piastra è 204 MPa ed è paragonabile alla resistenza alla flessione dell'alluminio - 275 MPa. Ma il modulo di elasticità dell'alluminio $ E $ (70.000 MPa) è molto più alto di quello della textolite (10.000 MPa), ad es. la texolite è molto più elastica dell'alluminio. Questo, a mio avviso, tenendo conto del maggiore spessore dei supporti in textolite, fornirà una maggiore affidabilità nel fissaggio delle pale del generatore eolico.

Il generatore eolico è montato su un albero:

Il funzionamento di prova della nuova versione della turbina eolica ha dimostrato la sua affidabilità anche sotto forti raffiche di vento.

Lo svantaggio della turbina Savonius è bassa efficienza - solo il 15% circa dell'energia eolica viene convertita in energia di rotazione dell'albero (questo è molto meno di quanto può essere ottenuto con turbina eolica Daria(ing. Turbina eolica Darrieus)), utilizzando l'ascensore (ing. sollevamento). Questo tipo di turbina eolica è stata inventata dal progettista aeronautico francese Georges Darier. (Georges Jean Marie Darrieus) - Brevetto USA del 1931 n. 1.835.018 .

Lo svantaggio della turbina Darrieus è che ha un autoavviamento molto scarso (per generare coppia dal vento, la turbina deve essere già in rotazione).

Conversione dell'elettricità generata da un motore passo-passo

I cavi del motore passo-passo possono essere collegati a due raddrizzatori a ponte, assemblati da diodi Schottky per ridurre la caduta di tensione attraverso i diodi.

È possibile utilizzare i comuni diodi Schottky 1N5817 con una tensione inversa massima di 20 V, 1N5819- 40 V e una corrente raddrizzata media diretta massima di 1 A. Ho collegato le uscite dei raddrizzatori in serie per aumentare la tensione di uscita.

È anche possibile utilizzare due raddrizzatori del punto medio. Un tale raddrizzatore richiede la metà dei diodi, ma allo stesso tempo la tensione di uscita viene ridotta della metà.

Quindi la tensione di ripple viene livellata utilizzando un filtro capacitivo: un condensatore da 1000 μF a 25 V. Per proteggersi dall'aumento della tensione generata, un diodo zener da 25 V è collegato in parallelo al condensatore.

schema della mia turbina eolica

unità elettronica del mio generatore eolico

In caso di vento, la tensione mossa inattiva all'uscita unità elettronica il generatore eolico raggiunge i 10 V e la corrente di cortocircuito è di 10 mA.

CONNESSIONE A JOULE LADRO

Quindi la tensione livellata dal condensatore può essere applicata a ladro di joule- basso voltaggio CC-CC convertitore. Ho assemblato un convertitore del genere basato sul germanio pnp-transistor GT308V ( VT) e un trasformatore di impulsi MIT-4V (bobina L1- conclusioni 2-3, L2- conclusioni 5-6):

Valore della resistenza R viene selezionato sperimentalmente (a seconda del tipo di transistor) - si consiglia di utilizzare un resistore variabile di 4,7 kOhm e ridurre gradualmente la sua resistenza, ottenendo un funzionamento stabile del convertitore.

il mio convertitore ladro di joule

CARICA DEGLI IONISTORI (SUPERCONDENSATORI)

Supercondensatore (supercondensatore) supercondensatore) è un ibrido di un condensatore e una sorgente di corrente chimica.

Supercondensatore - non polare cella, ma uno dei terminali può essere contrassegnato da una “freccia” per indicare la polarità della tensione residua dopo che è stata caricata in fabbrica.

Per la ricerca iniziale, ho usato un supercondensatore 5R5D11F22H con una capacità di 0,22 F per una tensione di 5,5 V (diametro 11,5 mm, altezza 3,5 mm):

L'ho collegato tramite un diodo all'uscita ladro di joule attraverso il diodo al germanio D310.

Per limitare la massima tensione di carica del supercondensatore, puoi usare un diodo zener o una catena di LED - io uso una catena di Due LED rossi:

Per evitare la scarica di un supercondensatore già carico attraverso i LED di limitazione HL1 e HL2 Ho aggiunto un altro diodo - VD2.

La mia turbina eolica fatta in casa con un motore passo-passo, I miei esperimenti affascinanti e pericolosi

Un motore passo-passo come generatore?

Avevo un motore passo-passo in giro e ho deciso di provare a usarlo come generatore. Il motore è stato rimosso da una vecchia stampante ad aghi, le iscrizioni su di esso sono le seguenti: EPM-142 EPM-4260 7410. Il motore è unipolare, il che significa che questo motore ha 2 avvolgimenti con un colpetto al centro, la resistenza di gli avvolgimenti erano 2x6 ohm.

Il test richiede un altro motore per far girare lo stepper. La costruzione e il montaggio dei motori sono mostrati nelle figure seguenti:

Avviamo dolcemente il motore in modo che l'elastico non voli via. Devo dire che alle alte velocità vola ancora, quindi non ha alzato la tensione sopra i 6 volt.

Colleghiamo un voltmetro e iniziamo a testare, prima misuriamo la tensione.

Non ho bisogno di spiegare nulla e tutto è chiaro dalla foto qui sotto. La tensione era di 16 volt, la velocità del motore in rotazione non è grande, penso che se lo giri più forte, puoi spremere tutti i 20 volt.

Impostiamo la tensione a poco meno di 5 volt, in modo che il motore passo-passo dopo il ponte emetta circa 12 volt.

brilla! Allo stesso tempo, la tensione è scesa da 12 volt a 8 e il motore ha iniziato a girare un po' più lentamente. La corrente di cortocircuito senza la striscia LED era di 0,08 A - lascia che ti ricordi che il motore di svolgimento NON ha funzionato a piena potenza e non dimenticare il secondo avvolgimento del motore passo-passo, non puoi metterli in parallelo, e l'ho fatto non voglio assemblare il circuito.

Penso che tu possa creare un buon generatore da un motore passo-passo, collegarlo a una bicicletta o creare un generatore eolico basato su di esso.

Un motore passo-passo come generatore? Meandro - elettronica divertente