Jak zrobić silnik krokowy własnymi rękami. Jak działa silnik krokowy? Jak działa silnik krokowy

Jadąc rowerem obok letnich domków zobaczyłem działający generator wiatrowy:

Duże łopaty obracały się powoli, ale pewnie, wiatrowskaz ustawiał urządzenie w kierunku wiatru.
Chciałem zaimplementować podobną konstrukcję, wprawdzie nie będącą w stanie wygenerować mocy wystarczającej do dostarczenia „poważnych” odbiorców, ale nadal działającą i np. ładującą akumulatory czy zasilać diody LED.

Silniki krokowe

Jedną z najskuteczniejszych opcji małej domowej turbiny wiatrowej jest użycie silnik krokowy(ШД) (pol. silnik krokowy (krokowy, krokowy)) - w takim silniku obrót wału składa się z małych kroków. Uzwojenia silnika krokowego są w fazie. Gdy prąd jest doprowadzany do jednej z faz, wał porusza się o jeden krok.
Te silniki są niska prędkość a generator z takim silnikiem może być bezprzekładniowo połączony z turbiną wiatrową, silnikiem Stirlinga lub innym wolnoobrotowym źródłem zasilania. W przypadku użycia jako generator konwencjonalnego silnika (kolektora) prąd stały aby osiągnąć te same wyniki, wymagana byłaby 10-15 razy większa prędkość.
Cechą shagika jest dość wysoki moment rozruchowy (nawet bez obciążenia elektrycznego podłączonego do generatora), osiągający 40 gramów siły na centymetr.
Współczynnik przydatne działanie generator z silnikiem krokowym osiąga 40%.

Aby sprawdzić działanie silnika krokowego, można na przykład podłączyć czerwoną diodę LED. Obracając wał silnika, możesz obserwować świecenie diody LED. Polaryzacja połączenia LED nie ma znaczenia, ponieważ silnik generuje prąd przemienny.

Skarbnicą tak potężnych silników są pięciocalowe dyskietki, a także stare drukarki i skanery.

Silnik 1

Na przykład mam silnik krokowy ze starego napędu 5,25″, który jeszcze pracował Widmo ZX- kompatybilny komputer "Byte".
Taki napęd zawiera dwa uzwojenia, z końców i środka z których wyciągane są wnioski - całość jest zdejmowana z silnika sześć przewody:

pierwsze uzwojenie (ang. cewka 1) - niebieski (pol. niebieski) i żółtym (pol. żółty);
drugie uzwojenie (ang. cewka 2) - czerwony (pol. czerwony) i biały (pol. biały);
brązowy (rus. brązowy) przewody - wyprowadzenia ze środków każdego uzwojenia (pol. środkowe krany).

zdemontowany silnik krokowy

Po lewej stronie widać wirnik silnika, na którym widać "pasiaste" bieguny magnetyczne - północ i południe. Po prawej stronie znajduje się uzwojenie stojana, które składa się z ośmiu cewek.
Rezystancja połowy uzwojenia wynosi ~70 omów.

Użyłem tego silnika w oryginalnej konstrukcji mojej turbiny wiatrowej.

Silnik 2

Mniej potężny do mojej dyspozycji silnik krokowy T1319635 firmy Epoch Electronics Corp. ze skanera HP Scanjet 2400 To ma pięć wnioski (silnik jednobiegunowy):

pierwsze uzwojenie (ang. cewka 1) - pomarańczowy (pol. Pomarańczowy) i czarny (pol. czarny);
drugie uzwojenie (ang. cewka 2) - brązowy (pol. brązowy) i żółtym (pol. żółty);
czerwony (pol. czerwony) drut - kołki połączone ze sobą od środka każdego uzwojenia (pol. środkowe krany).

Rezystancja półuzwojenia wynosi 58 omów, co jest wskazane na obudowie silnika.

Silnik 3

W ulepszonej wersji turbiny wiatrowej zastosowałem silnik krokowy Robotron SPA 42/100-558 produkowane w NRD i przeznaczone na napięcie 12 V:

Turbina wiatrowa

Istnieją dwie opcje lokalizacji osi wirnika (turbiny) generatora wiatrowego - pozioma i pionowa.

Przewaga poziomy(najbardziej popularny) Lokalizacja oś usytuowana w kierunku wiatru pozwala na bardziej efektywne wykorzystanie energii wiatru, wadą jest złożoność konstrukcji.

wybieram układ pionowy osie - VAWT (turbina wiatrowa o osi pionowej), co znacznie upraszcza projektowanie i nie wymaga orientacji na wiatr ... Ta opcja jest bardziej odpowiednia do montażu na dachu, jest znacznie skuteczniejsza w warunkach szybkich i częstych zmian kierunku wiatru.

Wykorzystałem rodzaj turbiny wiatrowej zwanej turbiną wiatrową Savonius. Turbina wiatrowa Savonius). Został wynaleziony w 1922 r. Sigurd Johannes Savonius) z Finlandii.

Sigurd Johannes Savonius

Działanie turbiny wiatrowej Savonius opiera się na fakcie, że opór (inż. ciągnąć) do padającego strumienia powietrza - wiatr wklęsłej powierzchni walca (łopatki) jest większy niż wypukły.

Współczynniki oporu aerodynamicznego ( język angielski współczynniki oporu) $ C_D $

korpusy dwuwymiarowe:
wklęsła połowa cylindra (1) - 2,30
wypukła połowa cylindra (2) - 1,20
płaska płyta kwadratowa - 1,17
bryły trójwymiarowe:
wklęsła pusta półkula (3) - 1.42
wypukła pusta półkula (4) - 0,38
kula - 0,5
Te wartości są podane dla liczb Reynoldsa (eng. Liczby Reynoldsa) w przedziale $10^4 - 10^6 $. Liczba Reynoldsa charakteryzuje zachowanie ciała w medium.

Siła oporu ciała na przepływ powietrza $ (F_D) = ((1 \ ponad 2) (C_D) S \ rho (v ^ 2)) $, gdzie $ \ rho $ to gęstość powietrza, $ v $ to prędkość przepływu powietrza, $ S $ - powierzchnia przekroju ciała.

Taka turbina wiatrowa obraca się w tym samym kierunku, niezależnie od kierunku wiatru:

Podobna zasada działania jest zastosowana w anemometrze czaszowym (inż. anemometr kubkowy)- urządzenie do pomiaru prędkości wiatru:

Taki anemometr został wynaleziony w 1846 roku przez irlandzkiego astronoma Johna Thomasa Romneya Robinsona ( John Thomas Romney Robinson):

Robinson wierzył, że czasze w jego czterokubkowym anemometrze poruszają się z prędkością równą jednej trzeciej prędkości wiatru. W rzeczywistości wartość ta waha się od dwóch do nieco ponad trzech.

Obecnie do pomiaru prędkości wiatru stosuje się anemometry z trzema miseczkami, opracowane przez kanadyjskiego meteorologa Johna Pattersona ( John Patterson) w 1926 r.:

Generatory na szczotkowych silnikach prądu stałego z pionową mikroturbiną są sprzedawane w eBay za około 5 USD

Taka turbina zawiera cztery łopatki umieszczone wzdłuż dwóch prostopadłych osi, o średnicy wirnika 100 mm, wysokości łopatek 60 mm, długości cięciwy 30 mm i wysokości segmentu 11 mm. Wirnik jest zamontowany na wale mikrosilnika prądu stałego z oznaczeniem JQ24-125H670... Znamionowe napięcie zasilania takiego silnika wynosi 3 ... 12 V.
Energia generowana przez taki generator wystarcza do świecenia "białej" diody LED.

Prędkość obrotowa turbiny wiatrowej Savonius nie może przekraczać prędkości wiatru , ale jednocześnie taka konstrukcja charakteryzuje się Wysoki moment obrotowy (pol. moment obrotowy).

Sprawność turbiny wiatrowej można oszacować porównując moc generowaną przez turbinę wiatrową z mocą zawartą w wietrze wiejącym przez turbinę:
$ P = (1 \ ponad 2) \ rho S (v ^ 3) $, gdzie $ \ rho $ to gęstość powietrza (ok. 1,225 kg/m3 na poziomie morza), $ S $ to powierzchnia omiatana turbina (inż. teren zamieciony), $ v $ to prędkość wiatru.

Moja turbina wiatrowa

opcja 1

Początkowo wirnik mojego generatora wykorzystywał cztery łopatki w postaci segmentów (połówek) cylindrów wyciętych z plastikowe rury:

Rozmiary segmentów —
długość segmentu - 14 cm;
wysokość segmentu - 2 cm;
długość cięciwy segmentu wynosi 4 cm;

Zmontowaną konstrukcję zainstalowałem na dość wysokim (6 m 70 cm) drewnianym maszcie z drążka, przymocowanym wkrętami samogwintującymi do metalowej ramy:

Opcja 2

Wadą generatora była dość duża prędkość wiatru wymagana do obracania łopatami. Aby zwiększyć powierzchnię, użyłem ostrzy wyciętych z plastikowe butelki:

Rozmiary segmentów -
długość segmentu - 18 cm;
wysokość segmentu - 5 cm;
długość cięciwy segmentu - 7 cm;
odległość od początku odcinka do środka osi obrotu wynosi 3 cm.

Opcja 3

Problemem okazała się siła uchwytów ostrzy. Najpierw użyłem perforowanych aluminiowych pasków o grubości 1 mm od radzieckiego projektanta dla dzieci. Po kilku dniach eksploatacji silne podmuchy wiatru doprowadziły do zerwania desek (1). Po tym niepowodzeniu postanowiłem wyciąć uchwyty ostrzy z foliowanej płytki PCB (2) o grubości 1,8 mm:

Wytrzymałość PCB na zginanie prostopadle do płyty wynosi 204 MPa i jest porównywalna z wytrzymałością na zginanie aluminium - 275 MPa. Ale moduł sprężystości aluminium $ E $ (70 000 MPa) jest znacznie wyższy niż moduł sprężystości tekstolitu (10 000 MPa), tj. texolite jest znacznie bardziej elastyczny niż aluminium. To moim zdaniem, biorąc pod uwagę większą grubość uchwytów tekstolitu, zapewni znacznie większą pewność mocowania łopat generatora wiatrowego.
Generator wiatrowy montowany jest na maszcie:

Próbna eksploatacja nowej wersji turbiny wiatrowej wykazała jej niezawodność nawet przy silnych podmuchach wiatru.

Wadą turbiny Savonius jest słaba efektywność - tylko około 15% energii wiatru jest zamieniane na energię obrotu wału (to znacznie mniej niż można osiągnąć za pomocą turbina wiatrowa Daria(pol. Turbina wiatrowa Darrieusa)), za pomocą windy (inż. winda). Ten typ turbiny wiatrowej został wynaleziony przez francuskiego projektanta samolotów Georgesa Dariera. (Georges Jean Marie Darrieus) - Patent USA z 1931 r. Nr 1835 018 .

Georges Darier

Wadą turbiny Darrieusa jest to, że ma bardzo słaby samorozruch (aby wygenerować moment obrotowy od wiatru, turbina musi już być kręcona).

Konwersja energii elektrycznej wytwarzanej przez silnik krokowy

Przewody silnika krokowego można podłączyć do dwóch prostowników mostkowych, zmontowanych z diod Schottky'ego w celu zmniejszenia spadku napięcia na diodach.
Można zastosować popularne diody Schottky'ego 1N5817 o maksymalnym napięciu wstecznym 20 V, 1N5819- 40 V i maksymalny średni wyprostowany prąd przewodzenia 1 A. Wyjścia prostowników połączyłem szeregowo w celu zwiększenia napięcia wyjściowego.
Możliwe jest również zastosowanie dwóch prostowników punktu środkowego. Taki prostownik wymaga o połowę mniej diod, ale jednocześnie napięcie wyjściowe zmniejsza się o połowę.
Następnie napięcie tętnienia jest wygładzane za pomocą filtra pojemnościowego - kondensatora 1000 μF 25 V. Aby zabezpieczyć się przed zwiększonym generowanym napięciem, równolegle do kondensatora podłączona jest dioda Zenera 25 V.

schemat mojej turbiny wiatrowej

jednostka elektroniczna mojego generatora wiatrowego

Zastosowanie turbin wiatrowych

Napięcie generowane przez generator wiatrowy zależy od wielkości i stałości prędkości wiatru.

Gdy wiatr kołysze cienkimi gałęziami drzew, napięcie osiąga 2 ... 3 V.

Przy wietrze kołyszącym gęste gałęzie drzew napięcie sięga 4...5 V (przy silnych podmuchach - do 7 V).

ŁĄCZENIE SIĘ Z ZŁODZIEJKIEM JOULE

Wygładzone napięcie z kondensatora generatora wiatrowego może być dostarczone do - niskiego napięcia DC-DC przetwornik

Wartość rezystora r dobierany jest eksperymentalnie (w zależności od rodzaju tranzystora) - wskazane jest zastosowanie rezystora zmiennego 4,7 kOhm i stopniowe zmniejszanie jego rezystancji, osiągając stabilna praca przetwornik.
Zmontowałem taki konwerter na bazie germanu pnp-tranzystor GT308V ( VT) oraz transformator impulsowy MIT-4V (cewka L1- wnioski 2-3, L2- wnioski 5-6):

ŁADOWANIE JONISTORÓW (SUPERKONDENSATORÓW)

Superkondensator (superkondensator) superkondensator) jest hybrydą kondensatora i źródło chemiczne obecny.
Superkondensator - niepolarny element, ale jeden z zacisków może być oznaczony „strzałką” - dla wskazania biegunowości napięcia szczątkowego po jego naładowaniu w fabryce.
Do wstępnych badań użyłem superkondensatora o wydajności 0,22 F na napięcie 5,5 V (średnica 11,5 mm, wysokość 3,5 mm):

Podłączyłem przez diodę do wyjścia przez diodę germanową D310.

Aby ograniczyć maksymalne napięcie ładowania superkondensatora, można użyć diody Zenera lub łańcucha diod LED - ja używam łańcucha dwa czerwone diody LED:

Aby zapobiec rozładowaniu już naładowanego superkondensatora przez ograniczające diody LED HL1 oraz HL2 Dodałem kolejną diodę - VD2.

Ciąg dalszy nastąpi

Miałem w pobliżu silnik krokowy i postanowiłem spróbować użyć go jako generatora. Silnik został wyjęty ze starej drukarki igłowej, napisy na nim to: EPM-142 EPM-4260 7410. Silnik jest jednobiegunowy co oznacza, że ten silnik ma 2 uzwojenia z odczepem od środka, rezystancja uzwojenia miały 2x6 omów.

Test wymaga innego silnika do obracania steppera. Konstrukcję i montaż silników przedstawiają poniższe rysunki:

Zgubiłem wałek od silnika więc nałożyłem pastę...

Płynnie uruchamiamy silnik, aby gumka nie odleciała. Muszę powiedzieć, że przy dużych prędkościach nadal leci, więc nie podniósł napięcia powyżej 6 woltów.

Podłączamy woltomierz i zaczynamy test, najpierw mierzymy napięcie.

Ustawiamy napięcie na zasilaczu na około 6 woltów, podczas gdy silnik pobiera 0,2 A, dla porównania silnik pobrał 0,09A na biegu jałowym

Nie muszę nic wyjaśniać i wszystko jest jasne ze zdjęcia poniżej. Napięcie wynosiło 16 woltów, obroty wirującego silnika nie są duże, myślę, że jak kręcisz mocniej, możesz wycisnąć wszystkie 20 woltów...

Łączymy przez mostek diodowy (i nie zapomnij o kondensatorze, w przeciwnym razie możesz spalić diody LED) taśmę z superjasnymi diodami LED, których moc wynosi 0,5 wata.

Ustawiamy napięcie na nieco mniej niż 5 woltów, tak aby silnik krokowy za mostkiem dawał około 12 woltów.

Świeci! W tym samym czasie napięcie spadło z 12 woltów do 8, a silnik zaczął się nieco wolniej kręcić. Prąd zwarciowy bez Pasek ledowy było 0,08A - przypomnę, że silnik odwijający NIE działał pełna moc, i nie zapomnij o drugim uzwojeniu silnika krokowego, po prostu nie da się z nimi równolegle, a nie chciałem montować obwodu.

Myślę, że z silnika krokowego można zrobić dobry generator, przymocować go do roweru lub na jego podstawie zrobić generator wiatrowy.

Czy w ogóle rozumiesz, co piszesz? A może piszesz, aby wesprzeć człowieka w jego wysiłkach, a on, po wydaniu pieniędzy na komponenty do swojego systemu, skończył z absolutnie niedziałającą rzeczą? Odpowiadasz: „Silnik, jak generator zmieści się” – tak, będzie, ale skąd wziąłeś 1,1-1,5A? Przy jakim napięciu? Przy jakiej prędkości obrotowej wirnika? Piszesz wtedy: "Standard mocy taśmy 1m, np. 5W..." - tutaj nie ma standardu mocy, a taśmy mają około 5W i około 14W, a na metr około 7W itd., a to bardzo duży spread. Kontynuujemy: „Skoro tak bardzo się nakręciłeś, może wystarczyć naładowanie baterii” - to ogólnie, co to znaczy? Fakt, że im bardziej złożony, wyrafinowany i zawiły schemat, tym większy jego zwrot i skuteczność? Kompletna bzdura. Do naładowania akumulatora motocyklowego 12V potrzeba około 14-15V przy prądzie około 0,6-0,7A (dla wydajności około 7A/h). Czy jesteś pewien, że system będzie w stanie generować takie parametry przez długi czas? Przecież do naładowania rozładowanego akumulatora motocykla nie wystarczą 2-3 godziny. Myślisz też, że można ładować od 18V? Tak, możesz, ale elektrolit wygotuje się za tydzień, jeśli nie wcześniej, a płytki będą się posypywać. Dobra rekomendacja! Są bezpretensjonalne w ładowaniu - nie oznacza to, że można je ładować dowolnym napięciem. Potem piszesz: „Będzie bardzo fajnie, bo nagle zapomniałem zgasić światło i akumulator usiadł jeszcze zanim zdąży się doładować” – powiedz tak, jakby akumulator był ładowany tylko w godzinach dziennych))) To jest turbina wiatrowa, a nie bateria słoneczna. Przy prawidłowo działającym systemie, przy stałym wietrze, bateria nie powinna w ogóle się rozładowywać, nawet jeśli zapomniało się zgasić światło. Ale sam pomysł na fotokomórkę jest dobry z punktu widzenia automatyzacji. Dalej: pasek LED prawdopodobnie będzie działał, jak mówisz, i przy 30 woltach, jednak jak długo? Rezystancje ograniczają prąd, tak, ale będzie on wzrastał proporcjonalnie do wzrostu napięcia i nie pozostanie stały! Diody nie lubią zbytnio przekraczać prądu roboczego. Wynik jest więc znany: przegrzanie diod iw rezultacie gwałtowny spadek żywotności lub ich awaria jest niezwykle szybka. Następnie piszesz: „Pojemność również nie jest krytyczna, dodaj jeszcze 1 kondensator foliowy na 1 mikrofarad” – po co? Czy to filtr szumów? Dlaczego więc 1mkF? A dlaczego w ogóle jest filtr? A jeśli nie filtr, ale element wygładzający zmarszczki, to jego pojemność jest krytyczna! Pojemność jest właściwie głównym parametrem kondensatora. A 1 μF to pusta przestrzeń dla systemu opisywanego przez człowieka, niczego nie wygładzi. Nawet 1000uF, które autor pytań chciał ustalić, to bardzo mało jak na jego pomysł. Zrozumiałbym, gdyby to było 5000-7000 lub nawet 10000 μF, a nawet więcej. Na koniec osoba pyta, czy wystarczy akumulator motocykla, aby taśma świeciła całą noc, a ty odpowiadasz, że oczywiście wystarczy. Czy studiowałeś fizykę w szkole? A może nadal się uczysz? Czy to twoje zgadywanie z palcem w niebie, czy przynajmniej elementarne obliczenia? Oszacujmy bardzo z grubsza: osoba napisała, że chce zainstalować 10-15m taśmy. Nawet jeśli przyjmiemy wartości minimalne, tj. 10m taśmy o mocy 5W/m, następnie prostymi obliczeniami otrzymujemy 50W mocy. Dzieląc moc taśmy przez napięcie akumulatora (około 12,8V) otrzymujemy prąd: 50/12,8 = 3,9A. Wydajność konwencjonalnego akumulatora motocyklowego wynosi około 7A/h. To. można oszacować, jak długo taśma będzie pracować przy w pełni naładowanym akumulatorze: 7 / 3,9 = 1,79 h = 1 h 47 min. prawie dwie godziny. To nie jest cała noc. Dodatkowo brane są pod uwagę parametry minimalne, a jeśli długość taśmy lub/i jej moc są większe, czas pracy z akumulatora będzie się proporcjonalnie zmniejszał. Coś w tym stylu.
Nie pisałbym tego wszystkiego, ale faktem jest, że taśma kosztuje, bateria i fotoprzekaźnik też... A to dużo pieniędzy, a ludzie, którzy otrzymali aprobatę i poparcie dla swojego pomysłu w komentarzach ludzie, którzy nie rozumieją istoty i niuansów procesu, z radością pobiegną do sklepu, wydadzą pieniądze na komponenty, a na końcu otrzymają system, który początkowo jest w zasadzie niesprawny. Nie musisz udzielać porad bez zrozumienia problemu!

Każdego roku ludzie szukają alternatywnych źródeł. Domowa elektrownia ze starej generator samochodowy przyda się w odległych obszarach, gdzie nie ma połączenia z ogólną siecią. Będzie mogła swobodnie ładować akumulatory, a także zapewni działanie kilku sprzęt AGD i oświetlenie. Ty decydujesz, gdzie wykorzystać energię, jaka będzie generowana, a także sam ją montujesz lub kupujesz od producentów, których na rynku nie brakuje. W tym artykule pomożemy Ci opracować schemat montażu generatora wiatrowego „zrób to sam” z materiałów, które zawsze ma każdy właściciel.

Rozważ zasadę działania elektrowni wiatrowej. Przy szybkim wietrze uruchamiany jest wirnik i śmigła, po czym wał główny wprawia się w ruch, obracając skrzynię biegów, a następnie następuje generacja. Na wyjściu dostajemy prąd. Dlatego im wyższa prędkość obrotowa mechanizmu, tym większa wydajność. W związku z tym, umieszczając konstrukcje, weź pod uwagę ukształtowanie terenu, ukształtowanie terenu i poznaj obszary terytoriów, na których prędkość wiru jest wysoka.

Instrukcja montażu z generatora samochodowego

Aby to zrobić, musisz wcześniej przygotować wszystkie składniki. Najważniejszym elementem jest generator. Najlepiej wziąć traktor lub autobus, jest w stanie generować znacznie więcej energii. Ale jeśli nie jest to możliwe, najprawdopodobniej warto zrobić więcej. słabe agregaty... Do montażu urządzenia potrzebne będą:
woltomierz
przekaźnik ładowania akumulatora
stal ostrza
Akumulator 12 V
pudełko na przewody
4 śruby z nakrętkami i podkładkami
zaciski do mocowania

Montaż urządzenia do domu 220v

Gdy wszystko, czego potrzebujesz, będzie gotowe, przystąp do montażu. Każda z opcji może mieć Dodatkowe Szczegóły, ale są one wyraźnie określone bezpośrednio w instrukcji.
Przede wszystkim zmontuj koło wiatrowe - główny element konstrukcyjny, ponieważ to właśnie ta część zamieni energię wiatru na mechaniczną. Najlepiej, jeśli ma 4 ostrza. Pamiętaj, że im mniejsza liczba, tym więcej drgań mechanicznych i trudniej będzie ją zrównoważyć. Wykonane są z blachy stalowej lub żelaznej beczki. Nie powinny mieć tego samego kształtu, co w starych młynach, ale przypominać skrzydło. Ich opór aerodynamiczny jest znacznie niższy, a wydajność wyższa. Po tym, jak za pomocą szlifierki wyciąć wiatrak z ostrzami o średnicy 1,2-1,8 metra, należy go wraz z wirnikiem przymocować do osi generatora poprzez wywiercenie otworów i połączenie śrubami.

Montaż obwodu elektrycznego

Naprawiamy przewody i podłączamy je bezpośrednio do akumulatora i konwertera napięcia. Wymagane jest użycie wszystkiego, co w szkole na lekcjach fizyki uczono cię majstrować przy montażu obwód elektryczny... Przed rozpoczęciem rozwoju zastanów się, jakiego kW potrzebujesz. Należy zauważyć, że bez późniejszej zmiany i przewijania stojana nie są one w ogóle odpowiednie, prędkość robocza wynosi 1,2 tys. -6 tys. obr./min, a to nie wystarcza do produkcji energii. Z tego powodu konieczne jest pozbycie się cewki wzbudzającej. Aby podnieść poziom napięcia, przewiń stojan cienkim drutem. Zazwyczaj uzyskana moc wyniesie 150-300 watów przy 10 m / s. Po zmontowaniu wirnik dobrze się namagnesuje, jakby było do niego podłączone zasilanie.

Obrotowe generatory wiatrowe własnej produkcji są bardzo niezawodne w działaniu i opłacalne ekonomicznie, ich jedyną niedoskonałością jest strach przed silnymi podmuchami wiatru. Zasada działania jest prosta – wir przechodzący przez ostrza sprawia, że mechanizm się kręci. W trakcie tych intensywnych obrotów wytwarzana jest energia, potrzebne napięcie. Taka elektrownia to bardzo udany sposób na doprowadzenie prądu do małego domu, oczywiście po to, żeby odpompować wodę ze studni, jej pojemność nie wystarczy, ale we wszystkich można oglądać telewizję lub włączać światło. pokoje z jego pomocą.

Od domowego fana

Sam wentylator może nie działać, ale wymaga tylko kilku części - jest to podstawka i sama śruba. Do projektu potrzebny jest mały silnik krokowy lutowany mostkiem diodowym, aby mógł on produkować stałe ciśnienie, butelka szamponu, plastikowa fajka wodna o długości około 50 cm, nakrętka do niej i wieczko na plastikowe wiaderko.

Na maszynie wykonywana jest tuleja i mocowana w złączu ze skrzydeł zdemontowanego wentylatora. Ta tuleja utrzyma generator. Po naprawie musisz zacząć tworzyć sprawę. Odetnij dno butelki szamponu za pomocą maszyny lub ręcznie. Podczas cięcia wymagane jest również pozostawienie otworu 10 w celu włożenia do niego osi, toczonej z aluminiowego pręta. Przymocuj go śrubą i nakrętką do butelki. Po przylutowaniu wszystkich przewodów, w korpusie butelki wykonuje się kolejny otwór, aby wyprowadzić te same przewody. Rozciągamy je i mocujemy w butelce na górze generatora. Muszą pasować kształtem, a korpus butelki musi niezawodnie ukrywać wszystkie jej części.

Cholewka do naszego urządzenia

Aby w przyszłości wychwytywał podmuchy wiatru z różnych kierunków, liner należy zmontować za pomocą przygotowanej wcześniej rury. Ogon będzie zabezpieczony nakrętką do szamponu twist-off. Robi się w nim również otwór i po założeniu zatyczki na jeden koniec rurki rozciągają ją i mocują do korpusu butelki. Z drugiej strony rurę wycina się piłą do metalu, a skrzydło trzonka wycina się nożyczkami z wieczka plastikowego wiadra, powinno mieć okrągły kształt. Wszystko, co musisz zrobić, to po prostu przyciąć krawędzie wiadra, które mocowało je do głównego pojemnika.

Wyjście USB podłączamy do tylnego panelu podstawki i wszystkie otrzymane części łączymy w jeden. Przez wbudowany port USB będzie można zamontować radio lub naładować telefon. Oczywiście nie ma dużej mocy z domowego wentylatora, ale mimo to może oświetlić jedną żarówkę.

DIY generator wiatrowy z silnika krokowego

Urządzenie wykonane z silnika krokowego generuje około 3 watów nawet przy niskich prędkościach obrotowych. Napięcie może wzrosnąć powyżej 12 V, co pozwala na ładowanie małego akumulatora. Jako generator można włożyć silnik krokowy z drukarki. W tym trybie silnik krokowy generuje prąd przemienny, który można łatwo przekształcić w prąd stały za pomocą kilku mostków diodowych i kondensatorów. Możesz złożyć schemat własnymi rękami. Stabilizator montowany jest za mostkami, dzięki czemu otrzymujemy stałe napięcie wyjściowe. Można zainstalować diodę LED do monitorowania napięcia oczu. Aby zmniejszyć straty 220 V, do jego prostowania stosuje się diody Schottky'ego.

Ostrza będą rurą PVC. Obrabiany przedmiot jest ciągnięty na rurze, a następnie wycinany tarczą tnącą. Rozstaw wkręta powinien wynosić około 50 cm, a szerokość 10 cm, tuleję z kołnierzem należy zeszlifować na wymiar wału SM. Jest nasunięty na wał silnika i zabezpieczony śrubami, plastikowe „śruby” zostaną przymocowane bezpośrednio do kołnierzy. Przeprowadź również wyważanie - z końców skrzydeł odcinane są kawałki plastiku, zmieniany jest kąt pochylenia poprzez podgrzewanie i zginanie. Kawałek rury jest wkładany do samego urządzenia, do którego jest również przykręcony. Jeśli chodzi o tablicę elektryczną, lepiej umieścić ją na dole i doprowadzić do niej zasilanie. Z silnika krokowego wychodzi do 6 przewodów, które odpowiadają dwóm cewkom. Będą one wymagały pierścieni ślizgowych do przesyłania energii elektrycznej z części ruchomej. Po połączeniu wszystkich części ze sobą przystępujemy do testowania konstrukcji, która rozpocznie obroty z prędkością 1 m/s.

Turbina wiatrowa wykonana z koła silnikowego i magnesów

Nie wszyscy wiedzą, że generator wiatrowy z koła silnikowego można zmontować własnymi rękami w krótkim czasie, najważniejsze jest wcześniejsze zaopatrzenie się w niezbędne materiały. Najlepiej nadaje się do tego rotor Savonius, można go kupić w postaci gotowej lub samodzielnie. Składa się z dwóch półcylindrycznych łopatek oraz zakładki, z której uzyskuje się osie obrotu wirnika. Sam wybierz materiał dla swojego produktu: drewno, włókno szklane lub rurę pcv, która jest najprostsza i najlepsza opcja... Wykonujemy połączenie części, w których należy wykonać otwory do mocowania zgodnie z liczbą ostrzy. Będziesz potrzebował stalowego mechanizmu obrotowego, aby wytrzymać każdą pogodę.

Z magnesów ferrytowych

Generator wiatrowy z magnesami będzie trudny do opanowania dla niedoświadczonych rzemieślników, ale nadal możesz spróbować. Tak więc powinny być cztery bieguny, każdy będzie zawierał dwa magnesy ferrytowe. Zostaną pokryte metalowymi podkładkami o grubości nieco mniejszej niż milimetr, aby rozprowadzić bardziej równomierny przepływ. Powinno być 6 cewek głównych, nawiniętych grubym drutem i przełożonych przez każdy magnes, zajmując przestrzeń odpowiadającą długości pola. Mocowanie obwodów uzwojenia może znajdować się na piaście od szlifierki, w środku której zamontowana jest wstępnie obrobiona śruba.

Przepływ dopływu energii regulowany jest wysokością zamocowania stojana nad wirnikiem, im wyższy tym słabiej klei się odpowiednio moc maleje. W przypadku wiatraka należy przyspawać podpórkę i zamocować 4 duże ostrza na tarczy stojana, które można wyciąć ze starej metalowej beczki lub pokrywkę z plastikowego wiadra. Przy średniej prędkości obrotowej wytwarza około 20 watów.

Konstrukcja turbiny wiatrowej na magnesach neodymowych

Jeśli chcesz dowiedzieć się o stworzeniu, musisz stworzyć podstawę piasty samochodowej z tarczami hamulcowymi, ten wybór jest całkiem uzasadniony, ponieważ jest mocny, niezawodny i dobrze wyważony. Po oczyszczeniu piasty z farby i brudu przystąp do rozmieszczenia magnesów neodymowych. Będą potrzebować 20 sztuk na dysk, rozmiar powinien wynosić 25x8 milimetrów.

Magnesy należy umieszczać z uwzględnieniem przemienności biegunów, przed sklejeniem lepiej wykonać papierowy szablon lub narysować linie dzielące dysk na sektory, aby nie pomylić biegunów. Bardzo ważne jest, aby naprzeciw siebie miały różne bieguny, to znaczy były przyciągane. Przyklej je super klejem. Podnieś krawężniki wokół krawędzi dysków i owiń środek taśmy lub plasteliny, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się. Aby produkt działał z maksymalną wydajnością, cewki stojana muszą być odpowiednio dobrane. Wzrost liczby biegunów prowadzi do wzrostu częstotliwości prądu w cewkach, dzięki czemu urządzenie nawet przy niskiej częstotliwości obrotów daje Wielka moc... Cewki nawinięte są grubszymi drutami w celu zmniejszenia ich oporu.

Gdy główna część jest gotowa, ostrza są wykonane tak jak w poprzednim przypadku i są przymocowane do masztu, który można wykonać ze zwykłej plastikowej rury o średnicy 160 mm. W końcu nasz generator działający na zasadzie lewitacji magnetycznej, o średnicy półtora metra i sześciu skrzydłach, 8m/s, jest w stanie dostarczyć do 300 watów.

Cena rozczarowania lub drogiego wiatrowskazu

Obecnie istnieje wiele opcji, jak zrobić urządzenie do konwersji energii wiatrowej, każda metoda jest skuteczna na swój sposób. Jeśli znasz metodę wytwarzania sprzętu generującego energię, to nie będzie miało znaczenia, co to zrobić, najważniejsze jest to, że spełnia on założony schemat i daje dobrą moc na wyjściu.

Jadąc na rowerze obok letnich domków zobaczyłem działający generator wiatrowy. Duże łopaty obracały się powoli, ale pewnie, wiatrowskaz ustawiał urządzenie w kierunku wiatru.

Chciałem zaimplementować podobną konstrukcję, wprawdzie nie będącą w stanie wygenerować mocy wystarczającej do zasilania „poważnych” odbiorców, ale nadal działającą i np. ładującą akumulatory czy zasilać diody LED.

Te silniki są niska prędkość a generator z takim silnikiem może być bezprzekładniowo połączony z turbiną wiatrową, silnikiem Stirlinga lub innym wolnoobrotowym źródłem zasilania. Używając konwencjonalnego (kolektorowego) silnika prądu stałego jako generatora, aby osiągnąć te same wyniki, wymagana byłaby 10-15 razy większa prędkość.

Cechą shagika jest dość wysoki moment rozruchowy (nawet bez obciążenia elektrycznego podłączonego do generatora), osiągający 40 gramów siły na centymetr.

Sprawność generatora z silnikiem krokowym sięga 40%.

Skarbnicą tak potężnych silników są pięciocalowe dyskietki, a także stare drukarki i skanery.

Na przykład mam silnik krokowy ze starego napędu 5,25″, który jeszcze pracował Widmo ZX- kompatybilny komputer „Byte”.

Taki napęd zawiera dwa uzwojenia, z końców i środka z których wyciągane są wnioski - całość jest zdejmowana z silnika sześć przewody:

pierwsze uzwojenie (ang. cewka 1) - niebieski (pol. niebieski) i żółtym (pol. żółty);

drugie uzwojenie (ang. cewka 2) - czerwony (pol. czerwony) i biały (pol. biały);

brązowy (rus. brązowy) przewody - wyprowadzenia ze środków każdego uzwojenia (pol. środkowe krany).

zdemontowany silnik krokowy

Po lewej stronie widać wirnik silnika, na którym widać "pasiaste" bieguny magnetyczne - północ i południe. Po prawej stronie znajduje się uzwojenie stojana, które składa się z ośmiu cewek.

Połowa rezystancji uzwojenia wynosi

Użyłem tego silnika w oryginalnej konstrukcji mojej turbiny wiatrowej.

Mniej mocny silnik krokowy w moim posiadaniu T1319635 firmy Epoch Electronics Corp. ze skanera HP Scanjet 2400 To ma pięć wnioski (silnik jednobiegunowy):

pierwsze uzwojenie (ang. cewka 1) - pomarańczowy (pol. Pomarańczowy) i czarny (pol. czarny);

drugie uzwojenie (ang. cewka 2) - brązowy (pol. brązowy) i żółtym (pol. żółty);

czerwony (pol. czerwony) drut - kołki połączone ze sobą od środka każdego uzwojenia (pol. środkowe krany).

Rezystancja półuzwojenia wynosi 58 omów, co jest wskazane na obudowie silnika.

W ulepszonej wersji turbiny wiatrowej zastosowałem silnik krokowy Robotron SPA 42/100-558 produkowane w NRD i przeznaczone na napięcie 12 V:

Istnieją dwie opcje lokalizacji osi wirnika (turbiny) generatora wiatrowego - pozioma i pionowa.

Przewaga poziomy(najbardziej popularny) Lokalizacja oś usytuowana w kierunku wiatru pozwala na bardziej efektywne wykorzystanie energii wiatru, wadą jest złożoność konstrukcji.

Wykorzystałem rodzaj turbiny wiatrowej zwanej turbiną wiatrową Savonius. Turbina wiatrowa Savonius). Został wynaleziony w 1922 r. Sigurd Johannes Savonius) z Finlandii.

Sigurd Johannes Savonius

Współczynniki oporu aerodynamicznego ( język angielski współczynniki oporu) $ C_D $

wklęsła połowa cylindra (1) - 2,30

wypukła połowa cylindra (2) - 1,20

płaska płyta kwadratowa - 1,17

wklęsła pusta półkula (3) - 1.42

wypukła pusta półkula (4) - 0,38

Te wartości są podane dla liczb Reynoldsa (eng. Liczby Reynoldsa) w przedziale $10^4 - 10^6 $. Liczba Reynoldsa charakteryzuje zachowanie ciała w medium.

Siła oporu ciała na przepływ powietrza $ =<<1 \over 2>S \ rho > $, gdzie $ \ rho $ to gęstość powietrza, $ v $ to prędkość przepływu powietrza, $ S $ to pole przekroju poprzecznego ciała.

Taka turbina wiatrowa obraca się w tym samym kierunku, niezależnie od kierunku wiatru:

Podobna zasada działania jest zastosowana w anemometrze czaszowym (inż. anemometr kubkowy)- urządzenie do pomiaru prędkości wiatru:

Taki anemometr został wynaleziony w 1846 roku przez irlandzkiego astronoma Johna Thomasa Romneya Robinsona ( John Thomas Romney Robinson):

Obecnie do pomiaru prędkości wiatru stosuje się anemometry z trzema miseczkami, opracowane przez kanadyjskiego meteorologa Johna Pattersona ( John Patterson) w 1926 r.:

Generatory na szczotkowych silnikach prądu stałego z pionową mikroturbiną są sprzedawane w eBay za około 5 USD

Taka turbina zawiera cztery łopatki umieszczone wzdłuż dwóch prostopadłych osi, o średnicy wirnika 100 mm, wysokości łopatek 60 mm, długości cięciwy 30 mm i wysokości segmentu 11 mm. Wirnik jest zamontowany na wale mikrosilnika prądu stałego z oznaczeniem JQ24-125p70... Znamionowe napięcie zasilania takiego silnika wynosi 3. 12 B.

Energia generowana przez taki generator wystarcza do świecenia "białej" diody LED.

Sprawność turbiny wiatrowej można oszacować porównując moc generowaną przez turbinę wiatrową z mocą zawartą w wietrze wiejącym przez turbinę:

$P =<1\over 2>\ rho S $, gdzie $ \ rho $ to gęstość powietrza (ok. 1,225 kg/m3 na poziomie morza), $ S $ to obszar omiatania turbiny (pol. teren zamieciony), $ v $ to prędkość wiatru.

Początkowo wirnik mojego generatora wykorzystywał cztery łopatki w postaci segmentów (połówek) cylindrów wyciętych z plastikowe rury:

długość segmentu - 14 cm;

wysokość segmentu - 2 cm;

długość cięciwy segmentu wynosi 4 cm;

Zmontowaną konstrukcję zainstalowałem na dość wysokim (6 m 70 cm) drewnianym maszcie z drążka, przymocowanym wkrętami samogwintującymi do metalowej ramy:

Wadą generatora była dość duża prędkość wiatru wymagana do obracania łopatami. Aby zwiększyć powierzchnię, użyłem ostrzy wyciętych z plastikowe butelki:

długość segmentu - 18 cm;

wysokość segmentu - 5 cm;

długość cięciwy segmentu - 7 cm;

odległość od początku odcinka do środka osi obrotu wynosi 3 cm.

Wytrzymałość PCB na zginanie prostopadle do płyty wynosi 204 MPa i jest porównywalna z wytrzymałością na zginanie aluminium - 275 MPa. Ale moduł sprężystości aluminium $ E $ (70 000 MPa) jest znacznie wyższy niż moduł sprężystości tekstolitu (10 000 MPa), tj. texolite jest znacznie bardziej elastyczny niż aluminium. To moim zdaniem, biorąc pod uwagę większą grubość uchwytów tekstolitu, zapewni znacznie większą pewność mocowania łopat generatora wiatrowego.

Generator wiatrowy montowany jest na maszcie:

Próbna eksploatacja nowej wersji turbiny wiatrowej wykazała jej niezawodność nawet przy silnych podmuchach wiatru.

Wadą turbiny Darrieusa jest to, że ma bardzo słaby samorozruch (aby wygenerować moment obrotowy od wiatru, turbina musi już być kręcona).

Konwersja energii elektrycznej wytwarzanej przez silnik krokowy

Przewody silnika krokowego można podłączyć do dwóch prostowników mostkowych, zmontowanych z diod Schottky'ego w celu zmniejszenia spadku napięcia na diodach.

Można zastosować popularne diody Schottky'ego 1N5817 o maksymalnym napięciu wstecznym 20 V, 1N5819- 40 V i maksymalny średni wyprostowany prąd przewodzenia 1 A. Wyjścia prostowników połączyłem szeregowo w celu zwiększenia napięcia wyjściowego.

Możliwe jest również zastosowanie dwóch prostowników punktu środkowego. Taki prostownik wymaga o połowę mniej diod, ale jednocześnie napięcie wyjściowe zmniejsza się o połowę.

Następnie napięcie tętnienia jest wygładzane za pomocą filtra pojemnościowego - kondensatora 1000 μF 25 V. Aby zabezpieczyć się przed zwiększonym generowanym napięciem, równolegle do kondensatora podłączona jest dioda Zenera 25 V.

schemat mojej turbiny wiatrowej

jednostka elektroniczna mojego generatora wiatrowego

Przy wietrznej pogodzie napięcie bezczynny ruch przy wyjściu jednostka elektroniczna generator wiatrowy osiąga 10 V, a prąd zwarciowy wynosi 10 mA.

ŁĄCZENIE SIĘ Z ZŁODZIEJKIEM JOULE

Następnie wygładzone napięcie z kondensatora można przyłożyć do Złodziej Joule- niskonapięciowy DC-DC przetwornik. Zmontowałem taki konwerter na bazie germanu pnp-tranzystor GT308V ( VT) oraz transformator impulsowy MIT-4V (cewka L1- wnioski 2-3, L2- wnioski 5-6):

Wartość rezystora r dobierany jest eksperymentalnie (w zależności od typu tranzystora) - wskazane jest zastosowanie rezystora zmiennego 4,7 kOhm i stopniowe zmniejszanie jego rezystancji, uzyskując stabilną pracę konwertera.

mój konwerter Złodziej Joule

ŁADOWANIE JONISTORÓW (SUPERKONDENSATORÓW)

Superkondensator (superkondensator) superkondensator) jest hybrydą kondensatora i chemicznego źródła prądu.

Superkondensator - niepolarny ogniwo, ale jeden z zacisków może być oznaczony „strzałką”, aby wskazać biegunowość napięcia resztkowego po jego naładowaniu w fabryce.

Do wstępnych badań użyłem superkondensatora 5R5D11F22H o wydajności 0,22 F na napięcie 5,5 V (średnica 11,5 mm, wysokość 3,5 mm):

Podłączyłem przez diodę do wyjścia Złodziej Joule przez diodę germanową D310.

Aby ograniczyć maksymalne napięcie ładowania superkondensatora, można użyć diody Zenera lub łańcucha diod LED - ja używam łańcucha dwa czerwone diody LED:

Aby zapobiec rozładowaniu już naładowanego superkondensatora przez ograniczające diody LED HL1 oraz HL2 Dodałem kolejną diodę - VD2.

Moja domowa turbina wiatrowa z silnikiem krokowym, Moje fascynujące i niebezpieczne eksperymenty

Moja własnoręcznie zrobiona turbina wiatrowa z silnikiem krokowym Przejeżdżając obok letnich domków zobaczyłem działający generator wiatrowy. Wielkie ostrza obracały się powoli, ale pewnie, wiatrowskaz

Silnik krokowy jako generator?

Test wymaga innego silnika do obracania steppera. Konstrukcję i montaż silników przedstawiają poniższe rysunki:

Płynnie uruchamiamy silnik, aby gumka nie odleciała. Muszę powiedzieć, że przy dużych prędkościach nadal leci, więc nie podniósł napięcia powyżej 6 woltów.

Podłączamy woltomierz i zaczynamy test, najpierw mierzymy napięcie.

Ustawiamy napięcie na nieco mniej niż 5 woltów, tak aby silnik krokowy za mostkiem dawał około 12 woltów.

Świeci! W tym samym czasie napięcie spadło z 12 woltów do 8, a silnik zaczął się nieco wolniej kręcić. Prąd zwarciowy bez taśmy LED wynosił 0,08A - przypomnę, że silnik odwijający NIE pracował na pełnej mocy i nie zapominajmy o drugim uzwojeniu silnika krokowego, po prostu nie można z nimi równolegle, a tak zrobiłem nie chce montować obwodu.

Myślę, że z silnika krokowego można zrobić dobry generator, przymocować go do roweru lub na jego podstawie zrobić generator wiatrowy.

Silnik krokowy jako generator? Meander - elektronika rozrywkowa

Silnik krokowy jako generator? Miałem w pobliżu silnik krokowy i postanowiłem spróbować użyć go jako generatora. Silnik został usunięty ze starej drukarki igłowej, liternictwo

Instrukcja montażu z generatora samochodowego

Montaż urządzenia do domu 220v

Montaż obwodu elektrycznego

Od domowego fana

Cholewka do naszego urządzenia

DIY generator wiatrowy z silnika krokowego

Turbina wiatrowa wykonana z koła silnikowego i magnesów

Z magnesów ferrytowych

Konstrukcja turbiny wiatrowej na magnesach neodymowych

Cena rozczarowania lub drogiego wiatrowskazu

Silnik krokowy jako generator?

Wybór redaktorów