Cum să faci un motor pas cu pas cu propriile mâini. Cum funcționează un motor pas cu pas? Cum funcționează un motor pas cu pas

În timp ce mergeam pe bicicletă pe lângă căsuțele de vară, am văzut un generator eolian funcțional:

Lamele mari s-au rotit încet, dar sigur, girueta a orientat dispozitivul în direcția vântului.
Am vrut să implementez un design similar, deși nu este capabil să genereze suficientă putere pentru a alimenta consumatorii „serioși”, dar încă funcționează și, de exemplu, încărcând baterii sau furnizând LED-uri.

Motoare pas cu pas

Una dintre cele mai eficiente opțiuni pentru o mică turbină eoliană de casă este utilizarea motor pas cu pas(ШД) (ing. motor pas cu pas (pas, pas).) - într-un astfel de motor, rotația arborelui constă în pași mici. Înfășurările motorului pas cu pas sunt în fază. Când se aplică curent uneia dintre faze, arborele se mișcă cu o treaptă.
Aceste motoare sunt viteza mica iar un generator cu un astfel de motor poate fi conectat fără trepte la o turbină eoliană, un motor Stirling sau o altă sursă de energie cu viteză mică. Când este utilizat ca generator al unui motor convențional (de colector). curent continuu pentru a obține aceleași rezultate ar fi necesară o viteză de 10-15 ori mai mare.
O caracteristică a shagik-ului este un cuplu de pornire destul de mare (chiar și fără o sarcină electrică conectată la generator), atingând 40 de grame de forță pe centimetru.
Coeficient acțiune utilă generatorul cu motor pas cu pas ajunge la 40%.

Pentru a verifica funcționalitatea motorului pas cu pas, de exemplu, se poate conecta un LED roșu. Prin rotirea arborelui motorului, puteți observa strălucirea LED-ului. Polaritatea conexiunii LED-ului nu contează, deoarece motorul generează curent alternativ.

Un tezaur de motoare atât de puternice sunt unitățile de dischetă de cinci inchi, precum și imprimantele și scanerele vechi.

Motorul 1

De exemplu, am un motor pas cu pas de la o unitate veche de 5,25 ″, care era încă în funcțiune ZX Spectrum- computer compatibil „Byte”.
O astfel de unitate conține două înfășurări, de la capete și de la mijlocul cărora se trag concluzii - totalul este eliminat din motor şase fire:

prima înfăşurare (ing. bobina 1) - albastru (ing. albastru) și galben (ing. galben);
a doua înfășurare (ing. bobina 2) - roșu (ing. roșu) și alb (ing. alb);
maro (rus. maro) fire - conductori din punctele medii ale fiecărei înfășurări (ing. robinete centrale).

motor pas cu pas dezasamblat

În stânga se vede rotorul motorului, pe care se văd polii magnetici „în dungi” – nord și sud. În dreapta este înfășurarea statorului, care constă din opt bobine.
Rezistența la jumătatea înfășurării este de ~ 70 ohmi.

Am folosit acest motor în designul original al turbinei mele eoliene.

Motorul 2

Cea mai puțin puternică la dispoziție motor pas cu pas T1319635 firmelor Epoch Electronics Corp. de la scaner HP Scanjet 2400 Are cinci concluzii (motor unipolar):

prima înfăşurare (ing. bobina 1) - portocaliu (ing. portocale) și negru (ing. negru);
a doua înfășurare (ing. bobina 2) - maro (ing. maro) și galben (ing. galben);
roșu (ing. roșu) fir - pini conectați împreună de la mijlocul fiecărei înfășurări (ing. robinete centrale).

Rezistența semiînfășurării este de 58 ohmi, care este indicată pe carcasa motorului.

Motorul 3

În versiunea îmbunătățită a turbinei eoliene, am folosit un motor pas cu pas Robotron SPA 42 / 100-558 produs în Republica Democrată Germană și proiectat pentru o tensiune de 12 V:

Turbină eoliană

Există două opțiuni pentru amplasarea axei rotorului (turbinei) a generatorului eolian - orizontală și verticală.

Avantajul orizontală(cel mai popular) Locație axa, situată în direcția vântului, este o utilizare mai eficientă a energiei eoliene, dezavantajul este complexitatea designului.

am ales aranjare verticală topoare - VAWT (turbină eoliană cu ax vertical), ceea ce simplifică foarte mult designul și nu necesită orientarea vântului ... Această opțiune este mai potrivită pentru montarea pe acoperiș, este mult mai eficientă în condiții de schimbări rapide și frecvente ale direcției vântului.

Am folosit un tip de turbină eoliană numită turbină eoliană Savonius. Turbina eoliană Savonius). A fost inventat în 1922 Sigurd Johannes Savonius) din Finlanda.

Sigurd Johannes Savonius

Funcționarea turbinei eoliene Savonius se bazează pe faptul că rezistența (ing. trage) la fluxul de aer incident - vântul suprafeţei concave a cilindrului (palei) este mai mare decât cel convex.

Coeficienții de rezistență aerodinamici ( Engleză coeficienți de rezistență) $ C_D $

corpuri bidimensionale:
jumătate concavă a cilindrului (1) - 2,30
jumătate convexă a cilindrului (2) - 1,20
placă pătrată plată - 1,17
corpuri tridimensionale:
emisferă goală concavă (3) - 1,42
emisferă goală convexă (4) - 0,38
sferă - 0,5
Aceste valori sunt date pentru numerele Reynolds (ing. numerele Reynolds) în intervalul $ 10 ^ 4 - 10 ^ 6 $. Numărul Reynolds caracterizează comportamentul unui corp într-un mediu.

Forța de rezistență a corpului la fluxul de aer $ (F_D) = ((1 \ peste 2) (C_D) S \ rho (v ^ 2)) $, unde $ \ rho $ este densitatea aerului, $ v $ este viteza fluxului de aer, $ S $ - aria secțiunii transversale a corpului.

O astfel de turbină eoliană se rotește în aceeași direcție, indiferent de direcția vântului:

Un principiu de funcționare similar este utilizat în anemometrul cupă (ing. anemometru cu ceașcă)- un dispozitiv pentru măsurarea vitezei vântului:

Un astfel de anemometru a fost inventat în 1846 de astronomul irlandez John Thomas Romney Robinson ( John Thomas Romney Robinson):

Robinson credea că cupele din anemometrul său cu patru căni se mișcă cu o viteză egală cu o treime din viteza vântului. În realitate, această valoare variază de la doi la puțin mai mult de trei.

În prezent, anemometrele cu trei cani sunt folosite pentru a măsura viteza vântului, dezvoltate de meteorologul canadian John Patterson ( John Patterson) în 1926:

Generatoarele pe motoare cu perii de curent continuu cu microturbină verticală sunt vândute la eBay pentru aproximativ 5 USD:

O astfel de turbină conține patru pale situate de-a lungul a două axe perpendiculare, cu un diametru al rotorului de 100 mm, o înălțime a palelor de 60 mm, o lungime a coardei de 30 mm și o înălțime a segmentului de 11 mm. Rotorul este montat pe arborele unui micromotor de curent continuu cu marcajul JQ24-125H670... Tensiunea nominală de alimentare a unui astfel de motor este de 3 ... 12 V.
Energia generată de un astfel de generator este suficientă pentru strălucirea unui LED „alb”.

Viteza de rotație a turbinei eoliene Savonius nu poate depăși viteza vântului , dar în același timp o astfel de construcție se caracterizează prin cuplu mare (ing. cuplu).

Eficiența unei turbine eoliene poate fi estimată comparând puterea generată de turbina eoliană cu puterea conținută de vântul care suflă prin turbină:
$ P = (1 \ peste 2) \ rho S (v ^ 3) $, unde $ \ rho $ este densitatea aerului (aproximativ 1,225 kg / m3 la nivelul mării), $ S $ este aria măturată a turbină (ing. zona măturată), $ v $ este viteza vântului.

Turbina mea eoliană

Opțiunea 1

Inițial, rotorul generatorului meu folosea patru pale sub formă de segmente (jumătăți) de cilindri tăiate din tevi din plastic:

Dimensiuni segmente -
lungimea segmentului - 14 cm;
înălțimea segmentului - 2 cm;
lungimea coardei segmentului este de 4 cm;

Am instalat structura asamblată pe un catarg de lemn destul de înalt (6 m 70 cm) dintr-o bară, atașat cu șuruburi autofiletante de un cadru metalic:

Opțiunea 2

Dezavantajul generatorului a fost viteza destul de mare a vântului necesară pentru rotirea palelor. Pentru a mari suprafata am folosit lame taiate din sticle de plastic:

Dimensiuni segmente -
lungimea segmentului - 18 cm;
înălțimea segmentului - 5 cm;
lungimea coardei segmentului - 7 cm;
distanța de la începutul segmentului până la centrul axei de rotație este de 3 cm.

Opțiunea 3

Rezistența suporturilor de lame s-a dovedit a fi o problemă. La început am folosit benzi de aluminiu perforate de 1 mm de la un designer sovietic pentru copii. După câteva zile de funcționare, rafale puternice de vânt au dus la ruperea scândurilor (1). După această defecțiune, am decis să decupez suporturile de lame din PCB acoperit cu folie (2) cu grosimea de 1,8 mm:

Rezistența la încovoiere a PCB-ului perpendicular pe placă este de 204 MPa și este comparabilă cu rezistența la încovoiere a aluminiului - 275 MPa. Dar modulul de elasticitate al aluminiului $ E $ (70.000 MPa) este mult mai mare decât cel al textolitului (10.000 MPa), adică. texolitul este mult mai elastic decât aluminiul. Acest lucru, în opinia mea, ținând cont de grosimea mai mare a suporturilor de textolit, va oferi o fiabilitate mult mai mare a fixării palelor generatorului eolian.
Generatorul eolian este montat pe un catarg:

Funcționarea de probă a noii versiuni a turbinei eoliene și-a demonstrat fiabilitatea chiar și sub rafale puternice de vânt.

Dezavantajul turbinei Savonius este eficienta scazuta - doar aproximativ 15% din energia eoliană este convertită în energie de rotație a arborelui (aceasta este mult mai mică decât se poate obține cu turbina eoliana Daria(ing. Turbina eoliană Darrieus)), folosind lift (ing. lift). Acest tip de turbină eoliană a fost inventat de designerul francez de avioane Georges Darier. (Georges Jean Marie Darrieus) - Brevetul SUA din 1931 nr. 1.835.018 .

Georges Darier

Dezavantajul turbinei Darrieus este că are o autopornire foarte slabă (pentru a genera cuplu din vânt, turbina trebuie deja rotită).

Conversia energiei electrice generate de un motor pas cu pas

Conductoarele motorului pas cu pas pot fi conectate la două redresoare în punte, asamblate din diode Schottky pentru a reduce căderea de tensiune pe diode.
Pot fi folosite diode Schottky populare 1N5817 cu o tensiune inversă maximă de 20 V, 1N5819- 40 V și un curent redresat mediu maxim direct de 1 A. Am conectat ieșirile redresoarelor în serie pentru a crește tensiunea de ieșire.
De asemenea, este posibil să utilizați două redresoare de punct mediu. Un astfel de redresor necesită jumătate din câte diode, dar în același timp tensiunea de iesire se reduce la jumătate.
Apoi, tensiunea de ondulare este netezită folosind un filtru capacitiv - un condensator de 1000 μF la 25 V. Pentru a proteja împotriva unei tensiuni generate crescute, o diodă zener de 25 V este conectată în paralel la condensator.

diagrama turbinei mele eoliene

unitatea electronică a generatorului meu eolian

Aplicarea turbinelor eoliene

Tensiunea generată de generatorul eolian depinde de mărimea și constanța vitezei vântului.

Cu vântul legănând ramurile subțiri ale copacilor, tensiunea ajunge la 2 ... 3 V.

Odată cu vântul legănând ramuri groase de copaci, tensiunea ajunge la 4 ... 5 V (cu rafale puternice - până la 7 V).

CONECTAREA LA HOȚUL JOULE

Tensiunea netezită de la condensatorul generatorului eolian poate fi furnizată la - joasă tensiune DC-DC convertor

Valoarea rezistenței R este selectat experimental (în funcție de tipul de tranzistor) - se recomandă utilizarea unui rezistor variabil de 4,7 kΩ și reducerea treptat a rezistenței acestuia, realizând muncă stabilă convertor.
Am asamblat un astfel de convertor pe baza de germaniu pnp-tranzistor GT308V ( VT) și un transformator de impulsuri MIT-4V (bobină L1- concluziile 2-3, L2- concluziile 5-6):

ÎNCĂRCARE DE IONISTORI (SUPERCONDENSATORI)

Supercondensator (supercondensator) supercondensator) este un hibrid al unui condensator și sursa chimica actual.
supercondensator - nepolar un element, dar unul dintre bornele poate fi marcat cu o „săgeată” - pentru a indica polaritatea tensiunii reziduale după ce a fost încărcată din fabrică.
Pentru cercetarea inițială, am folosit un supercondensator cu o capacitate de 0,22 F pentru o tensiune de 5,5 V (diametru 11,5 mm, înălțime 3,5 mm):

L-am conectat printr-o diodă la ieșire prin dioda cu germaniu D310.

Pentru a limita tensiunea maximă de încărcare a supercapacitorului, puteți folosi o diodă zener sau un lanț de LED-uri - eu folosesc un lanț de Două LED-uri roșii:

Pentru a preveni descărcarea unui supercondensator deja încărcat prin LED-urile de limitare HL1și HL2 Am adaugat o alta dioda - VD2.

Va urma

Aveam un motor pas cu pas și am decis să încerc să-l folosesc ca generator. Motorul a fost scos de la o veche imprimanta matriciala, inscriptiile de pe ea sunt urmatoarele: EPM-142 EPM-4260 7410. Motorul este unipolar, ceea ce inseamna ca acest motor are 2 infasurari cu robinet din mijloc, rezistenta de înfășurările au fost 2x6 ohmi.

Testul necesită un alt motor pentru a învârti stepper-ul. Construcția și montarea motoarelor sunt prezentate în figurile de mai jos:

Am pierdut rola de la motor, așa că am pus pasta...

Pornim ușor motorul, astfel încât banda de cauciuc să nu zboare. Trebuie sa spun ca la viteze mari mai zboara, asa ca nu a ridicat tensiunea peste 6 volti.

Conectam un voltmetru și începem testarea, mai întâi măsurăm tensiunea.

Am setat tensiunea pe PSU la aproximativ 6 volți, în timp ce motorul consumă 0,2 Amperi, spre comparație, motorul a mâncat 0,09 A la ralanti

Nu trebuie să explic nimic și totul este clar din fotografia de mai jos. Tensiunea a fost de 16 volți, viteza motorului care se învârte nu este mare, cred că dacă îl învârți mai tare, poți stoarce toți cei 20 de volți...

Conectăm printr-o punte de diode (și nu uitați de condensator, altfel puteți arde LED-urile) o bandă cu LED-uri super-luminoase, a căror putere este de 0,5 wați.

Am setat tensiunea la puțin mai puțin de 5 volți, astfel încât motorul pas cu pas după pod să dea aproximativ 12 volți.

Strălucește! În același timp, tensiunea a scăzut de la 12 volți la 8 și motorul a început să se rotească puțin mai încet. Curent de scurtcircuit fără banda led a fost 0.08A - permiteți-mi să vă reamintesc că motorul de derulare NU a funcționat toata putereași nu uitați de a doua înfășurare a motorului pas cu pas, este pur și simplu imposibil să le puneți în paralel și nu am vrut să asamblam circuitul.

Cred că poți să faci un generator bun dintr-un motor pas cu pas, să-l atașezi la o bicicletă sau să faci un generator eolian pe baza lui.

Înțelegi măcar ce scrii? Sau scrii pentru a sprijini o persoană în demersurile sale, iar acesta, după ce a cheltuit bani pe componente pentru sistemul său, a ajuns cu ceva absolut inoperant? Răspunzi: „Motorul, ca generator se va potrivi” - da, se va, dar de unde ai luat 1.1-1.5A? La ce tensiune? Cu ce viteza de rotatie a rotorului? Apoi scrieți: „Standardul de putere de bandă de 1m, cum ar fi, 5W ...” - nu există un standard de putere aici, iar benzile sunt de aproximativ 5W și aproximativ 14W și aproximativ 7W pe metru etc., și acesta este un răspândire mare. Continuăm: „Din moment ce ați terminat atât de mult, poate fi suficient să încărcați bateria” - asta, în general, ce înseamnă? Faptul că, cu cât schema este mai complexă, mai sofisticată și mai complicată, cu atât este mai mare randamentul și eficiența acesteia? Prostii complete. Pentru a încărca o baterie de motocicletă de 12V, aveți nevoie de aproximativ 14-15V la un curent de aproximativ 0,6-0,7A (pentru o capacitate de aproximativ 7A/h). Sunteți sigur că sistemul este capabil să producă astfel de parametri pentru o lungă perioadă de timp? La urma urmei, pentru a încărca o baterie de motocicletă descărcată, 2-3 ore nu sunt suficiente. Crezi si tu ca te poti incarca de la 18V? Da, poți, dar electrolitul va fierbe într-o săptămână, dacă nu mai devreme, iar farfuriile se vor stropi. Bună recomandare! Sunt nepretențioși la încărcare - asta nu înseamnă că pot fi încărcate cu orice tensiune. Apoi scrieți: „Va fi foarte grozav, pentru că am uitat brusc să sting lumina și bateria s-a așezat chiar înainte de a avea timp să se reîncarce” - spuneți ca și cum bateria este încărcată numai în timpul zilei))) Acesta este o turbină eoliană, nu o baterie solară. Cu un sistem care funcționează corespunzător, cu vânt constant, bateria nu ar trebui să se descarce deloc, chiar dacă ai uitat să stingi lumina. Dar ideea fotocelulei în sine este bună din punct de vedere al automatizării. În continuare: banda cu LED-uri va funcționa probabil, așa cum spuneți, și la 30 de volți, totuși, cât timp? Rezistențele limitează curentul, da, dar acesta va crește proporțional cu creșterea tensiunii, și nu va rămâne constant! Diodelor nu le place foarte mult depășirea curentului de funcționare. Deci, rezultatul este cunoscut: supraîncălzirea diodelor și, ca urmare, o scădere bruscă a duratei de viață sau defecțiunea lor este extrem de rapidă. Apoi, scrieți: „De asemenea, capacitatea nu este critică, adăugați încă 1 condensator de film pentru 1 microfarad” - pentru ce? Este un filtru de zgomot? Atunci de ce 1mkF? Și de ce există un filtru? Și, dacă nu un filtru, ci un element de netezire a ondulațiilor, atunci capacitatea acestuia este critică! Capacitatea este de fapt parametrul principal al unui condensator. Și 1μF este un spațiu gol pentru un sistem descris de o persoană, nu va netezi nimic. Chiar și 1000uF, pe care autorul întrebărilor a vrut să-l stabilească, este foarte puțin pentru ideea lui. Aș înțelege dacă ar fi 5000-7000 sau chiar 10000 μF, sau chiar mai mult. La final, persoana întreabă dacă bateria motocicletei este suficientă pentru ca banda să strălucească toată noaptea, iar tu îi răspunzi că, desigur, este suficient. Ai studiat fizica la școală? Sau mai studiezi? A fost presupunerea ta cu degetul în cer sau măcar un calcul elementar? Să estimăm foarte aproximativ: o persoană a scris că vrea să instaleze 10-15m de bandă. Chiar dacă luăm valorile minime, i.e. 10m de bandă cu o putere de 5W/m, apoi prin calcule simple obținem 50W de putere. Împărțind puterea benzii la tensiunea bateriei (aproximativ 12,8V), obținem curentul: 50 / 12,8 = 3,9A. Capacitatea unei baterii convenționale pentru motociclete este de aproximativ 7A/h. Acea. puteți estima cât timp va funcționa banda de la o baterie complet încărcată: 7 / 3,9 = 1,79 h = 1 h 47 min., i.e. aproape două ore. Aceasta nu este toată noaptea. În plus, se ține cont de parametrii minimi, iar dacă lungimea benzii sau/și puterea acesteia sunt mai mari, timpul de funcționare de la baterie va scădea proporțional. Ceva de genul.
Nu aș scrie toate acestea, dar adevărul este că o bandă costă bani, o baterie și un releu foto... Și aceștia sunt mulți bani, și oameni care au primit aprobare și sprijin pentru ideea lor în comentariile lui oamenii care nu înțeleg esența și nuanțele procesului, vor alerga cu bucurie la magazin, vor cheltui bani pe componente și, în final, vor primi un sistem care este inoperabil, inițial. Nu este nevoie să dai sfaturi fără a înțelege problema!

În fiecare an oamenii caută surse alternative. Centrală electrică de casă din vechime generator auto va fi util în zonele îndepărtate unde nu există nicio conexiune la rețeaua generală. Ea va putea încărca liber baterii reîncărcabile, și va asigura, de asemenea, funcționarea mai multor aparate electrocasnice si iluminare. De unde să folosești energia, ce va fi generat, decideți, precum și montați singuri sau achiziționați-o de la producători, care sunt abundenți pe piață. În acest articol, vă vom ajuta să vă dați seama de diagrama de ansamblu a generatorului eolian din acele materiale pe care orice proprietar le are întotdeauna.

Luați în considerare principiul de funcționare al unei centrale eoliene. Sub un flux de vânt rapid, rotorul și elicele sunt activate, după care arborele principal intră în mișcare, rotind cutia de viteze, iar apoi are loc generarea. Primim curent electric la ieșire. Prin urmare, cu cât viteza de rotație a mecanismului este mai mare, cu atât productivitatea este mai mare. În consecință, atunci când amplasați structuri, luați în considerare terenul, relieful și cunoașteți zonele teritoriilor în care viteza vârtejului este mare.

Instrucțiuni de asamblare de la un generator auto

Pentru a face acest lucru, va trebui să pregătiți toate componentele în avans. Cel mai important element este generatorul. Cel mai bine este să luați un tractor sau un autobuz, acesta este capabil să genereze mult mai multă energie. Dar dacă acest lucru nu este posibil, atunci cel mai probabil merită să faci mai mult. agregate slabe... Pentru a asambla dispozitivul veți avea nevoie de:
voltmetru
releu de incarcare a bateriei
lama de otel
baterie de 12 volți
cutie pentru fire
4 șuruburi cu piulițe și șaibe
cleme pentru fixare

Asamblarea unui dispozitiv pentru o casă de 220 V

Când tot ce aveți nevoie este gata, treceți la asamblare. Fiecare dintre opțiuni poate avea detalii suplimentare, dar sunt specificate clar direct în manual.
Mai întâi de toate, asamblați roata eoliană - principalul element structural, deoarece această parte este cea care va transforma energia eoliană în mecanică. Cel mai bine este dacă are 4 lame. Amintiți-vă că, cu cât numărul este mai mic, cu atât mai multă vibrație mecanică și cu atât va fi mai dificil să-l echilibrați. Sunt fabricate din tablă de oțel sau un butoi de fier. Nu ar trebui să poarte aceeași formă pe care ați văzut-o la morile vechi, dar să semene cu tipul aripii. Dragul lor aerodinamic este mult mai mic, iar eficiența este mai mare. După ce, cu ajutorul unei râșnițe, tăiați o moară de vânt cu palete cu diametrul de 1,2-1,8 metri, aceasta, împreună cu rotorul, trebuie atașată de axa generatorului prin găuri și conectarea cu șuruburi.

Asamblarea circuitului electric

Fixăm firele și le conectăm direct la baterie și convertorul de tensiune. Este obligatoriu să folosești tot ceea ce la școală la lecțiile de fizică ai fost învățat să joci la asamblare circuit electric... Înainte de a începe dezvoltarea, gândiți-vă la ce kW aveți nevoie. Este important de reținut că, fără modificarea și rebobinarea ulterioară a statorului, acestea nu sunt deloc potrivite, viteza de funcționare este de 1,2 mii -6 mii rpm, iar acest lucru nu este suficient pentru producerea de energie. Din acest motiv este necesar să scapi de bobina de excitație. Pentru a ridica nivelul tensiunii, rebobinați statorul cu un fir subțire. De obicei, puterea rezultată va fi de 150-300 wați la 10 m / s. După asamblare, rotorul se va magnetiza bine, ca și cum ar fi fost conectat la el.

Generatoarele eoliene rotative auto-fabricate sunt foarte fiabile în funcționare și profitabile din punct de vedere economic, singura lor imperfecțiune este teama de rafale puternice de vânt. Principiul de funcționare este simplu - un vortex prin lame face mecanismul să se rotească. În procesul acestor rotații intense se generează energia, tensiunea de care aveți nevoie. O astfel de centrală este o modalitate foarte reușită de a furniza energie electrică unei case mici, desigur, pentru a pompa apă dintr-o fântână, capacitatea sa nu va fi suficientă, dar este posibil să vă uitați la televizor sau să aprindeți luminile în toate camere cu ajutorul ei.

De la un fan de acasă

Ventilatorul în sine poate fi inoperant, dar sunt necesare doar câteva piese din el - acesta este suportul și șurubul în sine. Pentru proiectare, aveți nevoie de un mic motor pas cu pas lipit de o punte de diode pentru ca acesta să producă presiune constantă, o sticlă de șampon, o țeavă de apă din plastic de aproximativ 50 cm lungime, un capac pentru aceasta și un capac pentru o găleată de plastic.

Se face un manșon pe mașină și se fixează în conectorul de la aripile ventilatorului dezasamblat. Această bucșă va ține generatorul. După reparare, trebuie să începeți să faceți carcasa. Tăiați fundul sticlei de șampon folosind o mașină sau manual. În timpul tăierii, este necesar să se lase și o gaură de 10 pentru a introduce în ea o osie, răsucită dintr-o tijă de aluminiu. Atașați-l cu un șurub și o piuliță la sticlă. După ce toate firele au fost lipite, se face o altă gaură în corpul sticlei pentru a scoate aceleași fire. Le întindem și le fixăm într-o sticlă deasupra generatorului. Ele trebuie să se potrivească ca formă, iar corpul sticlei trebuie să ascundă în mod fiabil toate părțile acesteia.

Tijă pentru dispozitivul nostru

Pentru ca în viitor să capteze fluxuri de vânt din diferite direcții, asamblați căptușeala folosind un tub pre-preparat. Secțiunea de coadă va fi asigurată cu un capac de șampon care se rotește. Se face și o gaură în el și, după ce pun un dop la un capăt al tubului, îl întind și îl fixează pe corpul principal al sticlei. Pe de altă parte, țeava este tăiată cu un ferăstrău și aripa tijei este tăiată din capacul găleții de plastic cu foarfece, ar trebui să aibă o formă rotundă. Tot ce trebuie să faceți este pur și simplu să tăiați marginile găleții care a fixat-o de containerul principal.

Atașăm ieșirea USB la panoul din spate al standului și punem toate piesele primite într-una singură. Va fi posibil să montați radioul sau să reîncărcați telefonul prin acest port USB încorporat. Desigur, nu are o putere puternică de la un ventilator de uz casnic, dar totuși poate oferi iluminare pentru un bec.

Generator eolian DIY de la un motor pas cu pas

Un dispozitiv realizat dintr-un motor pas cu pas generează aproximativ 3 wați chiar și la viteze mici de rotație. Tensiunea poate crește peste 12 V, ceea ce permite încărcarea unei baterii mici. Un motor pas cu pas de la o imprimantă poate fi introdus ca generator. În acest mod, motorul pas cu pas generează un curent alternativ și poate fi ușor convertit în curent continuu folosind mai multe punți de diode și condensatoare. Puteți asambla schema cu propriile mâini. Stabilizatorul este instalat în spatele podurilor, ca urmare, obținem o tensiune de ieșire constantă. Un LED poate fi instalat pentru a monitoriza tensiunea ochilor. Pentru a reduce pierderea de 220 V, se folosesc diode Schottky pentru a o rectifica.

Lamele vor fi conducte din PVC. Piesa de prelucrat este trasă pe țeavă și apoi tăiată cu un disc de tăiere. Lungimea șurubului ar trebui să fie de aproximativ 50 cm, iar lățimea ar trebui să fie de 10 cm. Este necesar să șlefuiți un manșon cu o flanșă la dimensiunea arborelui SM. Este împins pe arborele motorului și fixat cu șuruburi; „șuruburile” din plastic vor fi atașate direct pe flanșe. De asemenea, efectuați echilibrarea - bucăți de plastic sunt tăiate de la capetele aripilor, unghiul de înclinare este schimbat prin încălzire și îndoire. O bucată de țeavă este introdusă în dispozitivul propriu-zis, la care este și șuruburi. În ceea ce privește placa electrică, este mai bine să o așezați în partea de jos și să scoateți puterea la ea. Din motorul pas cu pas ies până la 6 fire, care corespund celor două bobine. Vor avea nevoie de inele colectoare pentru a transfera electricitatea din partea în mișcare. După ce au conectat toate piesele împreună, trecem la testarea structurii, care va începe rotațiile la 1 m / s.

Turbină eoliană realizată din roată-motor și magneți

Nu toată lumea știe că un generator eolian de la o roată cu motor poate fi asamblat cu propriile mâini într-un timp scurt, principalul lucru este să vă aprovizionați cu materialele necesare în avans. Rotorul Savonius este cel mai potrivit pentru acesta, poate fi achiziționat gata făcut sau independent. Este format din două pale semicilindrice și o suprapunere, din care se obțin axele de rotație a rotorului. Alegeți singur materialul pentru produsul lor: lemn, fibră de sticlă sau țeavă pvc, care este cea mai simplă și cea mai bună opțiune... Realizam joncțiunea pieselor, unde trebuie să faceți găuri pentru fixare în funcție de numărul de lame. Veți avea nevoie de un mecanism pivotant din oțel pentru a rezista la orice vreme.

Din magneți de ferită

Un generator eolian cu magneți va fi greu de stăpânit pentru meșterii neexperimentați, dar puteți încerca totuși. Deci, ar trebui să existe patru poli, fiecare va conține doi magneți de ferită. Acestea vor fi acoperite cu plăcuțe metalice cu o grosime de puțin mai mică de un milimetru pentru a distribui un flux mai uniform. Ar trebui să existe 6 bobine principale, rebobinate cu un fir gros și să fie plasate prin fiecare magnet, ocupând un spațiu corespunzător lungimii câmpului. Fixarea circuitelor de înfășurare poate fi pe butucul de la polizor, în mijlocul căruia este instalat un șurub prelucrat.

Debitul de alimentare cu energie este reglat de înălțimea de fixare a statorului deasupra rotorului, cu cât acesta este mai mare, cu atât mai puțin lipirea, respectiv, puterea scade. Pentru o moară de vânt, trebuie să sudați un suport-suport și să fixați 4 lame mari pe discul statorului, pe care le puteți tăia dintr-un butoi metalic vechi sau un capac dintr-o găleată de plastic. La o viteză medie de rotație, produce aproximativ 20 de wați.

Design turbine eoliene pe magneți de neodim

Dacă doriți să aflați despre creație, trebuie să faceți baza butucului auto cu discuri de frână, această alegere este destul de justificată, deoarece este puternic, fiabil și bine echilibrat. După ce curățați butucul de vopsea și murdărie, treceți la aranjarea magneților de neodim. Vor avea nevoie de 20 de bucăți pe disc, dimensiunea ar trebui să fie de 25x8 milimetri.

Magneții trebuie plasați ținând cont de alternanța polilor; înainte de lipire este mai bine să creați un șablon de hârtie sau să desenați linii care împart discul în sectoare pentru a nu încurca polii. Este foarte important ca ei, unul față în față, să aibă poli diferiți, adică să fie atrași. Lipiți-le cu super glue. Ridicați bordurile din jurul marginilor discurilor și înfășurați bandă sau plastilină în centru pentru a preveni răspândirea. Pentru ca produsul să funcționeze la eficiență maximă, bobinele statorului trebuie să fie dimensionate corect. O creștere a numărului de poli duce la o creștere a frecvenței curentului în bobine, din acest motiv, dispozitivul, chiar și la o frecvență scăzută de rotație, dă putere mare... Bobinele sunt infasurate cu fire mai groase pentru a reduce rezistenta in ele.

Când partea principală este gata, lamele sunt realizate, ca în cazul precedent, și sunt fixate de catarg, care poate fi realizat dintr-o țeavă de plastic obișnuită cu diametrul de 160 mm. În cele din urmă, generatorul nostru, care funcționează pe principiul levitației magnetice, cu un diametru de un metru și jumătate și șase aripi, 8m/s, este capabil să furnizeze până la 300 de wați.

Prețul dezamăgirii sau al unei giruete scumpe

Astăzi există multe opțiuni pentru a realiza un dispozitiv pentru conversia energiei eoliene, fiecare metodă este eficientă în felul său. Dacă sunteți familiarizat cu metoda de fabricare a echipamentelor care generează energie, atunci nu va conta pe baza a ceea ce să îl faceți, principalul lucru este că îndeplinește schema concepută și oferă o putere bună la ieșire.

În timp ce mergeam pe bicicletă pe lângă căsuțele de vară, am văzut un generator eolian funcțional. Lamele mari s-au rotit încet, dar sigur, girueta a orientat dispozitivul în direcția vântului.

Am vrut să implementez un design similar, deși nu este capabil să producă suficientă putere pentru a alimenta consumatorii „serioși”, dar încă funcționează și, de exemplu, încărcând baterii sau furnizând LED-uri.

Aceste motoare sunt viteza mica iar un generator cu un astfel de motor poate fi conectat fără trepte la o turbină eoliană, un motor Stirling sau o altă sursă de energie cu viteză mică. Folosind un motor DC convențional (colector) ca generator, ar fi necesară o viteză de 10-15 ori mai mare pentru a obține aceleași rezultate.

O caracteristică a shagik-ului este un cuplu de pornire destul de mare (chiar și fără o sarcină electrică conectată la generator), atingând 40 de grame de forță pe centimetru.

Eficiența generatorului cu motor pas cu pas ajunge la 40%.

Un tezaur de motoare atât de puternice sunt unitățile de dischetă de cinci inchi, precum și imprimantele și scanerele vechi.

De exemplu, am un motor pas cu pas de la o unitate veche de 5,25 ″, care era încă în funcțiune ZX Spectrum- computer compatibil „Byte”.

O astfel de unitate conține două înfășurări, de la capete și de la mijlocul cărora se trag concluzii - totalul este eliminat din motor şase fire:

prima înfăşurare (ing. bobina 1) - albastru (ing. albastru) și galben (ing. galben);

a doua înfășurare (ing. bobina 2) - roșu (ing. roșu) și alb (ing. alb);

maro (rus. maro) fire - conductori din punctele medii ale fiecărei înfășurări (ing. robinete centrale).

motor pas cu pas dezasamblat

În stânga se vede rotorul motorului, pe care se văd polii magnetici „în dungi” – nord și sud. În dreapta este înfășurarea statorului, care constă din opt bobine.

Rezistenta la jumatate de infasurare este

Am folosit acest motor în designul original al turbinei mele eoliene.

Motorul pas cu pas mai puțin puternic în posesia mea T1319635 firmelor Epoch Electronics Corp. de la scaner HP Scanjet 2400 Are cinci concluzii (motor unipolar):

prima înfăşurare (ing. bobina 1) - portocaliu (ing. portocale) și negru (ing. negru);

a doua înfășurare (ing. bobina 2) - maro (ing. maro) și galben (ing. galben);

roșu (ing. roșu) fir - pini conectați împreună de la mijlocul fiecărei înfășurări (ing. robinete centrale).

Rezistența semiînfășurării este de 58 ohmi, care este indicată pe carcasa motorului.

În versiunea îmbunătățită a turbinei eoliene, am folosit un motor pas cu pas Robotron SPA 42 / 100-558 produs în Republica Democrată Germană și proiectat pentru o tensiune de 12 V:

Există două opțiuni pentru amplasarea axei rotorului (turbinei) a generatorului eolian - orizontală și verticală.

Avantajul orizontală(cel mai popular) Locație axa, situată în direcția vântului, este o utilizare mai eficientă a energiei eoliene, dezavantajul este complexitatea designului.

Am folosit un tip de turbină eoliană numită turbină eoliană Savonius. Turbina eoliană Savonius). A fost inventat în 1922 Sigurd Johannes Savonius) din Finlanda.

Sigurd Johannes Savonius

Coeficienții de rezistență aerodinamici ( Engleză coeficienți de rezistență) $ C_D $

jumătate concavă a cilindrului (1) - 2,30

jumătate convexă a cilindrului (2) - 1,20

placă pătrată plată - 1,17

emisferă goală concavă (3) - 1,42

emisferă goală convexă (4) - 0,38

Aceste valori sunt date pentru numerele Reynolds (ing. numerele Reynolds) în intervalul $ 10 ^ 4 - 10 ^ 6 $. Numărul Reynolds caracterizează comportamentul unui corp într-un mediu.

Forța de rezistență a corpului la fluxul de aer $ =<<1 \over 2>S \ rho > $, unde $ \ rho $ este densitatea aerului, $ v $ este viteza fluxului de aer, $ S $ este aria secțiunii transversale a corpului.

O astfel de turbină eoliană se rotește în aceeași direcție, indiferent de direcția vântului:

Un principiu de funcționare similar este utilizat în anemometrul cupă (ing. anemometru cu ceașcă)- un dispozitiv pentru măsurarea vitezei vântului:

Un astfel de anemometru a fost inventat în 1846 de astronomul irlandez John Thomas Romney Robinson ( John Thomas Romney Robinson):

În prezent, anemometrele cu trei cani sunt folosite pentru a măsura viteza vântului, dezvoltate de meteorologul canadian John Patterson ( John Patterson) în 1926:

Generatoarele pe motoare cu perii de curent continuu cu microturbină verticală sunt vândute la eBay pentru aproximativ 5 USD:

O astfel de turbină conține patru pale situate de-a lungul a două axe perpendiculare, cu un diametru al rotorului de 100 mm, o înălțime a palelor de 60 mm, o lungime a coardei de 30 mm și o înălțime a segmentului de 11 mm. Rotorul este montat pe arborele unui micromotor de curent continuu cu marcajul JQ24-125p70... Tensiunea nominală de alimentare a unui astfel de motor este 3. 12 B.

Energia generată de un astfel de generator este suficientă pentru strălucirea LED-ului „alb”.

Viteza de rotație a turbinei eoliene Savonius nu poate depăși viteza vântului , dar în același timp o astfel de construcție se caracterizează prin cuplu mare (ing. cuplu).

Eficiența unei turbine eoliene poate fi estimată comparând puterea generată de turbina eoliană cu puterea conținută de vântul care suflă prin turbină:

$ P =<1\over 2>\rho S $, unde $ \ rho $ este densitatea aerului (aproximativ 1,225 kg / m 3 la nivelul mării), $ S $ este aria măturată a turbinei (ing. zona măturată), $ v $ este viteza vântului.

Inițial, rotorul generatorului meu folosea patru pale sub formă de segmente (jumătăți) de cilindri tăiate din tevi din plastic:

lungimea segmentului - 14 cm;

înălțimea segmentului - 2 cm;

lungimea coardei segmentului este de 4 cm;

Am instalat structura asamblată pe un catarg de lemn destul de înalt (6 m 70 cm) dintr-o bară, atașat cu șuruburi autofiletante de un cadru metalic:

Dezavantajul generatorului a fost viteza destul de mare a vântului necesară pentru rotirea palelor. Pentru a mari suprafata am folosit lame taiate din sticle de plastic:

lungimea segmentului - 18 cm;

înălțimea segmentului - 5 cm;

lungimea coardei segmentului - 7 cm;

distanța de la începutul segmentului până la centrul axei de rotație este de 3 cm.

Rezistența la încovoiere a PCB-ului perpendicular pe placă este de 204 MPa și este comparabilă cu rezistența la încovoiere a aluminiului - 275 MPa. Dar modulul de elasticitate al aluminiului $ E $ (70.000 MPa) este mult mai mare decât cel al textolitului (10.000 MPa), adică. texolitul este mult mai elastic decât aluminiul. Acest lucru, în opinia mea, ținând cont de grosimea mai mare a suporturilor de textolit, va oferi o fiabilitate mult mai mare a fixării palelor generatorului eolian.

Generatorul eolian este montat pe un catarg:

Funcționarea de probă a noii versiuni a turbinei eoliene și-a demonstrat fiabilitatea chiar și sub rafale puternice de vânt.

Dezavantajul turbinei Darrieus este că are o autopornire foarte slabă (pentru a genera cuplu din vânt, turbina trebuie deja rotită).

Conversia energiei electrice generate de un motor pas cu pas

Conductoarele motorului pas cu pas pot fi conectate la două redresoare în punte, asamblate din diode Schottky pentru a reduce căderea de tensiune pe diode.

Pot fi folosite diode Schottky populare 1N5817 cu o tensiune inversă maximă de 20 V, 1N5819- 40 V și un curent redresat mediu maxim direct de 1 A. Am conectat ieșirile redresoarelor în serie pentru a crește tensiunea de ieșire.

De asemenea, este posibil să utilizați două redresoare de punct mediu. Un astfel de redresor necesită jumătate din câte diode, dar în același timp tensiunea de ieșire este redusă la jumătate.

Apoi, tensiunea de ondulare este netezită folosind un filtru capacitiv - un condensator de 1000 μF la 25 V. Pentru a proteja împotriva unei tensiuni generate crescute, o diodă zener de 25 V este conectată în paralel la condensator.

diagrama turbinei mele eoliene

unitatea electronică a generatorului meu eolian

Pe vreme vântoasă, tensiunea miscare inactiv la iesire unitate electronică generatorul eolian ajunge la 10 V, iar curentul de scurtcircuit este de 10 mA.

CONECTAREA LA HOȚUL JOULE

Apoi, tensiunea netezită de la condensator poate fi aplicată hoț de Joule- Voltaj scazut DC-DC convertor. Am asamblat un astfel de convertor pe baza de germaniu pnp-tranzistor GT308V ( VT) și un transformator de impulsuri MIT-4V (bobină L1- concluziile 2-3, L2- concluziile 5-6):

convertorul meu hoț de Joule

ÎNCĂRCARE DE IONISTORI (SUPERCONDENSATORI)

Supercondensator (supercondensator) supercondensator) este un hibrid dintre un condensator și o sursă de curent chimic.

supercondensator - nepolar celulă, dar unul dintre bornele poate fi marcat cu o „săgeată” pentru a indica polaritatea tensiunii reziduale după ce a fost încărcată din fabrică.

Pentru cercetarea inițială, am folosit un supercondensator 5R5D11F22H cu o capacitate de 0,22 F pentru o tensiune de 5,5 V (diametru 11,5 mm, înălțime 3,5 mm):

L-am conectat printr-o diodă la ieșire hoț de Joule prin dioda cu germaniu D310.

Pentru a limita tensiunea maximă de încărcare a supercapacitorului, puteți folosi o diodă zener sau un lanț de LED-uri - eu folosesc un lanț de Două LED-uri roșii:

Pentru a preveni descărcarea unui supercondensator deja încărcat prin LED-urile de limitare HL1și HL2 Am adaugat o alta dioda - VD2.

Turbina mea eoliană de casă cu motor pas cu pas, experimentele mele fascinante și periculoase

Turbina eoliană făcută de mine cu un motor pas cu pas În timp ce mergeam cu bicicleta pe lângă căsuțele de vară, am văzut un generator eolian funcțional. Lamele mari se învârteau încet, dar sigur, girueta

Un motor pas cu pas ca generator?

Testul necesită un alt motor pentru a învârti stepper-ul. Construcția și montarea motoarelor sunt prezentate în figurile de mai jos:

Pornim ușor motorul, astfel încât banda de cauciuc să nu zboare. Trebuie sa spun ca la viteze mari mai zboara, asa ca nu a ridicat tensiunea peste 6 volti.

Conectam un voltmetru și începem testarea, mai întâi măsurăm tensiunea.

Am setat tensiunea la puțin mai puțin de 5 volți, astfel încât motorul pas cu pas după pod să dea aproximativ 12 volți.

Strălucește! În același timp, tensiunea a scăzut de la 12 volți la 8 și motorul a început să se rotească puțin mai încet. Curentul de scurtcircuit fără banda LED a fost de 0,08 A - permiteți-mi să vă reamintesc că motorul de derulare NU a funcționat la putere maximă și nu uitați de a doua înfășurare a motorului pas cu pas, pur și simplu nu le puteți pune în paralel și am făcut-o. nu vreau să asamblați circuitul.

Cred că poți să faci un generator bun dintr-un motor pas cu pas, să-l atașezi la o bicicletă sau să faci un generator eolian pe baza lui.

Un motor pas cu pas ca generator? Meander - electronice distractive

Un motor pas cu pas ca generator? Aveam un motor pas cu pas și am decis să încerc să-l folosesc ca generator. Motorul a fost scos de la o veche imprimantă matriceală, cu litere

Instrucțiuni de asamblare de la un generator auto

Asamblarea unui dispozitiv pentru o casă de 220 V

Asamblarea circuitului electric

De la un fan de acasă

Tijă pentru dispozitivul nostru

Generator eolian DIY de la un motor pas cu pas

Turbină eoliană realizată din roată-motor și magneți

Din magneți de ferită

Design turbine eoliene pe magneți de neodim

Prețul dezamăgirii sau al unei giruete scumpe

Un motor pas cu pas ca generator?

Alegerea editorilor