Este generador de viento es demasiado caro si está previsto que se utilice para resolver la tarea simple, que no requiere alta potencia. Si todo lo que necesita es un poco de energía para la iluminación LED o para un proyecto basado en la Raspberry Pi Zero, es de alguna manera, de alguna manera, un dinero de manera desproporcionada que tendrá que pagar incluso para un pequeño molino de viento. Lo mismo se aplica a los experimentos escolares, el tiempo y el dinero que se van para la organización de los cuales, generalmente intentan minimizar. Las escuelas a menudo están limitadas en los medios.
Gracias a este material, aprendemos cómo crear su propio pequeño generador de viento. Lo haremos de las piezas de repuesto de ciclismo y de lo que puede comprar en una tienda de construcción. El costo del proyecto está en algún lugar alrededor de $ 80-150. Tomará 8-16 horas para crear un generador. Con el viento, que es un poco más fuerte que el "viento débil" en la escala de BAFORT, nuestro generador puede dar aproximadamente 1 vatio de poder. Esto es suficiente para cargar una pequeña batería, lo que significa que la energía que tendremos en el clima sin viento.
La pequeña turbina eólica descrita aquí es, de hecho, el proyecto experimental, durante el trabajo en el que puede dominar los cimientos de la energía de veto. Esta turbina no se puede llamar una fuente de energía absolutamente confiable. ¡No esperes a las maravillas de él! Además, considere que el viento fuerte es peligroso para nuestra turbina. Esta máquina no está diseñada para la operación normal con dicho viento. Lo más probable es que lo destruya. Por lo tanto, la turbina debe eliminarse en mal tiempo. En particular, es necesario tener en cuenta que sus restos, portátiles por el viento, pueden enfrentar a alguien.
A diferencia de las turbinas comerciales típicas con un eje horizontal de rotación, equipado con tres cuchillas, fijadas en el eje horizontal, use el eje vertical del rotor en nuestro proyecto. Nos elimina de la necesidad de un mecanismo que tiene en cuenta la dirección del viento, y simplifica enormemente el proyecto de la turbina. Nuestro generador, en esencia, es una rueda de bicicleta montada en un bastidor vertical, que se asocia con un generador eléctrico. El papel de las cuchillas del rotor usa ocho "PLOADWEAR", tallado de tubos de alcantarillado de plástico barato (PVC) y se unen a la rueda de la barra.
La turbina comienza a girar cuando el viento alcanza la resistencia de aproximadamente 2 puntos correspondientes (aproximadamente 6 km / h) en la escala de BAFORT (vea la tabla a continuación). Si la energía eólica alcanza 5 en la escala de BAFORT (aproximadamente 30 km / h), la turbina da aproximadamente 1 vatio de energía (según nuestras medidas, 147 mAh a 6.7 V).
Escala de Beaufort (basada en Wikipedia)
La escala de fuerza (velocidades) del viento, utilizada hoy, se desarrolló en el siglo XVIII por el Sailor Británico Sir Francis Beaufort (1774 - 1857). Pero es imposible ser llamado los primeros que ponen esfuerzos para crear tal escala. La escala de Baforta fue precedida por otras obras, en particular, caracterizando la potencia eólica de su impacto en las cuchillas de los molinos de viento (ingeniero John Smiton, 1759). En la misma dirección, el geógrafo y hidrograma británico Alexander Dorrimple (1737 - 1808) trabajaron. Incluso las escalas de energía eólica anterior fueron creadas por el astrónomo tranquilo (1582), el científico Robert Googk (1663) y Daniel Defo (1704), un comerciante, un rebelde, spyware y el autor de Robinson Cruzo. En 1829, Francis Beaufort fue nombrada hidrogramas del Almirantazgo Británico y entregó su escala a todos los que podían necesitarlo. Desde entonces, la escala de Beaufort se ha convertido en una herramienta estándar para medir la energía eólica.
Materiales y Herramientas
Materiales:- Rueda de bicicleta delantera con un diámetro de 28 pulgadas y un generador eléctrico. Compré un nuevo generador en eBay por € 40, pero en Europa a menudo hay generadores de segunda mano. En los EE. UU., Puedes encontrar tal en eBay, y puedes comprar un Dynamo Shimano barato e instalarlo en una antigua rueda.
- Tubos de PVC de 2 4 pulgadas (tubo de paso condicional - 110 mm) 2 metros de largo. Usé tubos de pared delgada, pero qué serán exactamente, el papel especial no juega.
- 16 tornillos de fijación con tuercas y con lavadoras grandes. La longitud y el diámetro de los tornillos dependen de las características del borde de la rueda.
- Plomería de acero Tubería galvanizada con un diámetro de 1 1/2 pulgadas con hilos en ambos extremos. Su longitud (la altura del mástil del molino de viento) se selecciona de forma independiente y depende de las condiciones en las que el generador tenga que funcionar.
- Accesorios de tubería de acero para un tubo de agua 1 1/2 pulgadas. Enchufe de cara (es absolutamente necesario) y TEE (opcional).
- Convertidor de voltaje DC-DC Rapid-Down (Buck-Boost), como Mesa # DSN6009 4 A. Recomiendo un convertidor con una salida de 30 W.
- 2 Capacitor electrolítico, 2200 μF, al menos 12 V.
- Puente rectificador. Mínimo - 500 MA.
- DIODE 1N4007.
- Tubos o cintas con aislamiento térmico.
- Cables de cable y tornillos con bisagras (opcional). Todo esto puede ser necesario para solucionar el mástil.
- Bolsa de cemento (opcional). Puede ser necesario para el montaje del mástil.
Instrumentos:
- Haves o electrolovka para cortar tubos de PVC delgados.
- Taladro con varillas para plástico y metal.
- Destornillador y / o llave y juego de boquillas adecuadas para tornillos usados, tuercas, tornillos.
- Soldadura de hierro y soldadura.
Hacemos un generador de viento de una rueda de bicicleta.
Empecemos a trabajar en el generador de viento. Utilizaremos el mástil hecho de un tubo de acero, que puede fijarse en el suelo con un hormigón. Tomando una decisión sobre la altura del mástil y el método de su fijación que vale la pena leer las leyes locales. Tal vez, dependiendo de las condiciones de funcionamiento del generador, se necesitará el mástil para solucionar con el uso de estrías.
▍1. Cuchillas de turbina de corte
Utilizamos tubos de PVC de alcantarillado de pared delgada (Fig. A). En Alemania, donde vivo, tales tubos están pintados en naranja, en América del Norte, esas tuberías suelen ser blancas.
Nosotros, usando sierra, podemos cortar 4 cuchillas de una tubería de dos metros (Fig. B). Necesitamos 8 cuchillas. Intenta cortar los tubos exactamente en el centro. Idealmente, todas las cuchillas deben tener el mismo peso.
▍2. Conectando las cuchillas al generador.
En el rol del generador, usamos una rueda de bicicleta (RIM) con el generador fijado en él (Fig. C). Las mejores son las ruedas con un borde de aluminio, ya que son más fáciles de perforar. Si tomaste el volante de la bicicleta anterior, no olvide eliminar el neumático, la cámara y los discos de freno.
Coloque la cuchilla a la rueda como se muestra en la FIG. D, utilizando 2 tornillos, tuercas y arandelas grandes. Las cuchillas deben distribuirse en la barra uniformemente (tal vez ayude a la cantidad de radios entre las cuchillas) y alinearse en el centro del borde.
▍3. Mastillo de montaje
Mástil Haremos de un tubo de agua de acero galvanizado con hilos en ambos extremos. En el enchufe final (Fig. E), es necesario perforar un orificio de 9 mm y sujetar la rueda hacia el tapón, pasando a través de este orificio del eje del generador con rosca (Fig. F a continuación). Después de que el mástil esté fijamente arreglado (!), Puede sujetar el tapón.
En el caso de una instalación confiable, el mástil puede usar la camiseta, atornillado a esa parte de la tubería, que se fijará en el suelo y se llenará de concreto. La camiseta permitirá de manera confiable solucionar el mástil en concreto. Al mismo tiempo, el peso del hormigón debe ser lo suficientemente grande como para mantener y arreglar el mástil. Todo el diseño debe ser fijado de manera confiable. Como resultado, si se espera la tormenta, simplemente puede desenroscar la parte inferior del mástil de la base de concreto y retirar la turbina en un lugar seguro.
No subestime la fuerza con la que el viento actúa sobre los artículos circundantes. ¡Esta fuerza aumenta en proporción a la Cuba (tercer grado) de la velocidad del viento! Por lo tanto, si es necesario, fije el mástil con la ayuda de las estrías.
▍4. Construir componentes electrónicos
Nuestra planta de energía eólica se calcula para cargar una batería de plomo-ácido con una corriente generada por una máquina de dinamo. El generador eléctrico utilizado por nosotros produce una corriente alterna que convirtamos a una corriente permanente de pulso utilizando un rectificador de puente. Esta corriente, para suavizarla, se transmite a dos condensadores electrolíticos con una capacidad de 2200 μF.
La corriente permanente suavizada se alimenta luego a un transmisor rápido (cuesta alrededor de $ 10 a eBay), que se utiliza como regulador de carga de la batería. Convierte la tensión de entrada en el rango de 1.25 a 30 V, en un voltaje constante predeterminado. Configuramos la salida del convertidor en 0.7 voltios por encima de la corriente de carga de la batería finita (para compensar la tensión de diodo directo). El diodo 1N4007 es necesario para evitar la corriente inversa de la batería al convertidor.
Por ejemplo, una batería de plomo-ácido de 6 voltios tiene una corriente de carga de 7.2 V. Teniendo en cuenta la necesidad de agregar voltaje de diodo directo, que es 0.7 V, el convertidor debe instalarse en la tensión de salida a 7,9 V.
Carga eléctrica (esto puede ser cualquier cosa, por ejemplo, LED) se conectará a las salidas de la batería. Considere el hecho de que esta carga debe admitir el voltaje de salida instalado en el convertidor. El generador en sí puede ser capaz de dar solo una pequeña corriente, y la batería puede dar algunos amplificadores. Las consecuencias del cortocircuito pueden ser muy tristes (el fuego puede suceder). Para evitar accidentes, necesita, independientemente de lo que se conecte exactamente con el generador eólico, tome las medidas de seguridad adecuadas.
Una tormenta ¡Advertencia!
Después de que los componentes electrónicos del generador se ensamblan, ¡todo está listo para convertir la energía del viento en electricidad! Ahora se revelan las posibilidades del propietario del generador de viento.
Sin embargo, nuestro generador es solo un dispositivo experimental, una demostración práctica económica de los principios de aerogeneradores, que se pueden usar, por ejemplo, en las escuelas. Esta turbina no está diseñada para trabajar con viento fuerte. Cuando la turbina no se usa, o si la potencia del viento supera los 6 en la escala de BAFORT, todo el diseño debe desmontarse y ocultar en algún lugar.
La rueda de bicicleta y las cuchillas de las tuberías no están diseñadas para uso constante, especialmente, con viento fuerte. Puede mejorar el diseño usted mismo si desea que el generador de viento trabaje de manera continua. (Es cierto, debo decir que mi diseño resultó ser más fuerte de lo que esperaba. La dejé en el jardín y trabajó allí para cualquier clima, siempre que no falle una de las estrías. Entonces el mástil se derrumbó y Una de las cuchillas. Turbinas.)
Si está interesado en el tema de los generadores de viento, puede ver este material y ver este video. Mira este sitio dedicado al generador de chispito. Así que aquí hay otro par de recursos útiles.
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