Cối xay gió không cần nhiên liệu hoặc năng lượng mặt trời để tạo ra điện. Đặc điểm này khiến nhiều người nghĩ đến việc làm thế nào để tự tay chế tạo một tuabin gió, vì việc mua và lắp đặt thiết bị hoàn thiện rất tốn kém.
Nội dung
Nguyên lý hoạt động và các loại máy phát điện gió
Bạn có thể tự chế tạo cối xay gió chỉ khi hiểu rõ về thiết bị của nó. Nguyên mẫu của đơn vị này là một cối xay gió cũ. Với áp lực của dòng không khí lên các cánh của nó, một trục bắt đầu chuyển động, truyền mô-men xoắn đến thiết bị máy nghiền.
Trong các tuabin gió để sản xuất điện, nguyên tắc sử dụng năng lượng gió để làm quay rôto cũng được áp dụng tương tự:
- Chuyển động của các cánh khi tiếp xúc với gió làm cho trục đầu vào với hộp số quay. Mômen xoắn được truyền đến trục thứ cấp (rôto) của máy phát điện, được trang bị 12 nam châm.Kết quả của sự quay của nó, một dòng điện xoay chiều phát sinh trong vòng stato.
- Loại điện này không thể sạc pin nếu không có một thiết bị đặc biệt - bộ điều khiển (bộ chỉnh lưu). Thiết bị chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều, cho phép lưu trữ để các thiết bị gia dụng hoạt động không bị gián đoạn. Bộ điều khiển cũng thực hiện một chức năng khác: nó ngừng sạc pin kịp thời và năng lượng dư thừa do cối xay gió tạo ra được chuyển đến các đơn vị tiêu thụ một lượng lớn năng lượng của nó (ví dụ: đến các bộ phận sưởi ấm để sưởi ấm một ngôi nhà)
- Để cung cấp nguồn điện áp 220 V, dòng điện được cung cấp từ pin đến bộ biến tần, sau đó nó đi đến các điểm tiêu thụ điện.
Để đảm bảo rằng các cánh quạt luôn ở vị trí tốt nhất để tương tác với gió, một phần đuôi được lắp trên các thiết bị cánh quạt, cho phép bạn quay cánh quạt theo hướng gió. Mô hình nhà máy của cối xay gió có thiết bị hãm hoặc mạch bổ sung để gấp đuôi hoặc tháo các cánh quạt khỏi gió thổi trong thời tiết bất lợi.
Có một số loại tuabin gió, phân loại chúng theo số lượng và vật liệu của các cánh hoặc độ cao của cánh quạt. Nhưng sự phân chia chính xảy ra theo vị trí của trục hoặc trục đầu vào:
- Loại nằm ngang ngụ ý vị trí của trục song song với mặt đất. Máy phát điện như vậy được gọi là máy phát điện cánh gạt.
- Trong các cối xay gió thẳng đứng, trục nằm vuông góc với đường chân trời, và các mặt phẳng nằm xung quanh nó. Máy phát điện dọc có thể được gọi là trực giao hoặc băng chuyền.
Bất kể vị trí của trục quay, nguyên lý hoạt động của tổ máy vẫn như nhau.
Mô hình cối xay gió có thể có một cánh quạt hoặc một bánh xe gió gồm 2, 3 hoặc nhiều cánh quạt.Người ta tin rằng các thiết bị nhiều cánh có khả năng tạo ra dòng điện trong một luồng gió nhỏ, và các cánh quạt có 2-3 cánh yêu cầu lưu lượng gió lớn hơn. Khi lựa chọn mô hình, cần phải tính đến quy tắc quan trọng là mỗi cánh quạt tạo ra lực cản đối với luồng gió và giảm tốc độ quay, do đó, khá khó khăn để quay một bánh xe nhiều cánh đến tốc độ vận hành.
Trong số các loại cối xay gió có thuyền buồm và cối cứng. Những cái tên này đề cập đến vật liệu mà từ đó cánh được tạo ra. Với việc tự lắp ráp, kiểu cánh buồm sẽ đơn giản và tiết kiệm hơn, nhưng cánh làm bằng chất liệu nhựa (vải, màng,…) không bền và chống mài mòn.
Tùy chọn dọc
Chế tạo máy phát điện gió kiểu thẳng đứng dễ hơn kiểu nằm ngang. Thiết kế không yêu cầu thiết bị cánh gạt, nó được đặt ở độ cao thấp (lên đến 2 m). Nhận xét của những người sử dụng tuabin gió đứng (nhà máy điện gió) cho thấy có tiếng ồn nhẹ trong quá trình quay và dễ bảo dưỡng các bộ phận làm việc của các tổ máy. Máy phát điện được đặt ở dưới cùng của kết cấu và việc bảo trì có thể được thực hiện mà không cần phải làm việc trên cao hoặc hạ thấp cột buồm xuống đất.
Một ổ trục được lắp đặt ở đầu trên của trục, đồng thời hoạt động như một cột buồm. Bộ phận này hầu như không cần bảo trì và có thể sử dụng trong vài năm mà không cần sửa chữa.
Không giống như cối xay gió có cánh, tuabin gió thẳng đứng không yêu cầu lắp đặt cột buồm cao. Chúng hoạt động không phụ thuộc vào hướng gió, điều này giúp đơn giản hóa việc thiết kế bộ phận chuyển động.Đối với các cánh của tuabin gió nhỏ gọn, bạn có thể sử dụng ống PVC có đường kính lớn (ví dụ: ống cống) và thép mạ kẽm mỏng phù hợp với tuabin gió mạnh hơn. Những vật liệu này có sẵn cho bất kỳ thợ thủ công gia đình nào và tương đối rẻ.
Thiết kế của bánh xe gió có thể được lựa chọn độc lập từ nhiều tùy chọn có sẵn:
- Thiết kế Dornier với 2 lưỡi phẳng;
- Hệ Savonius với 4 cánh hình bán trụ;
- cối xay gió nhiều cánh trực giao với 2 hàng mặt phẳng;
- tuabin gió dạng xoắn ốc với mặt cắt cong.
Tất cả các cối xay gió thẳng đứng đều sử dụng nguyên tắc tổng hợp Savonius. Ở nhà, lưỡi dao có thể được làm từ thép hoặc thùng nhựa, cắt đôi theo chiều dài. Đặc điểm thiết kế là hiệu suất của thiết bị đạt tối đa ở tốc độ cánh quạt nhỏ hơn tốc độ gió 2 lần. Do đó, bạn không nên cố gắng tăng tốc độ cho tuabin gió thẳng đứng.
Mô hình ngang
Không giống như máy phát điện đứng, tuabin gió sản xuất tại nhà với một cánh quạt có hiệu suất cao hơn với tốc độ cánh quạt tăng lên. Nhưng các yếu tố hẹp và nhiều của trục vít không góp phần làm cho công việc tốt hơn: với áp lực gió mạnh, chúng không có thời gian để quay trục do đệm khí hình thành phía trước trục vít.
Tua-bin gió nhiều cánh tự chế cho gia đình được thực hiện tốt nhất ở những nơi có gió không quá mạnh. Nếu sức gió trong khu vực thường vượt quá 10-15 m / giây, thì việc xây dựng một cối xay gió với 2-3 cánh là hợp lý. Cả hai loại đều có thể bắt đầu hoạt động với tốc độ dòng khí khoảng 2-3 m mỗi giây.
Mô hình nằm ngang yêu cầu lắp đặt một cột buồm cao (6-12 m).Để tránh làm việc ở độ cao trong quá trình bảo dưỡng, các thợ thủ công lắp đặt cơ cấu gấp đơn giản nhất - trục - ở chân cột buồm. Để đảm bảo sự ổn định của kết cấu với tải trọng gió lớn, cần có các thanh giằng dây văng để giữ giá đỡ ở vị trí thẳng đứng.
Cánh quạt với máy phát điện và cánh quạt phải được gắn trên ổ trục và có bộ phận cánh gạt để cánh quạt luôn có vị trí thuận lợi so với gió. Cáp mang dòng điện phải được định vị sao cho chúng không bị xoắn khi trục xoay, gây cản trở hoặc đứt. Do đó, chúng được thực hiện bên trong một cột buồm hình ống.
Làm thế nào để làm cho một máy phát điện gió 220V?
Công việc chế tạo tuabin gió nên bắt đầu bằng việc xác định công suất yêu cầu của tổ máy:
- Để chiếu sáng một số phòng, chỉ cần có máy phát điện có công suất dưới 1 kw là đủ; nó sẽ cung cấp năng lượng cho đèn sợi đốt hoặc đèn tiết kiệm năng lượng, ngoài ra có thể bật máy tính xách tay hoặc TV lên mạng;
- một máy phát điện gió tự chế có công suất 5 kw sẽ cung cấp điện cho các thiết bị gia dụng (tủ lạnh, máy giặt, bếp, v.v.);
- Để chuyển hoàn toàn ngôi nhà sang nguồn cung cấp điện tự chủ, bạn cần một máy phát điện mạnh có công suất lớn hơn 20 kw.
Bạn có thể tự chế tạo máy phát điện hoặc điều chỉnh cụm lắp ráp tương ứng được tháo ra từ chiếc xe cũ. Bằng cách này, có thể đảm bảo sản xuất dòng điện lên đến 2-3 kW. Để tạo ra một máy phát điện gió 220V mạnh mẽ hơn, bạn sẽ cần phải tính toán chính xác số lượng cuộn dây và vòng dây, kích thước và số lượng nam châm trên rôto, và các thông số của các cánh của cánh quạt.
Thiết kế đơn giản
Đối với thiết kế đơn giản nhất với công suất khoảng 1-1,5 kW, bạn sẽ cần:
- máy phát điện trên ô tô (12 V);
- pin axit (12 V);
- công tắc-nút (12 V);
- bộ chuyển đổi dòng điện 700-1500 V và 12-220 V;
- kim loại công suất lớn;
- bu lông, vòng đệm, đai ốc;
- kẹp để buộc chặt máy phát điện (2 chiếc).
Trong ròng rọc của máy phát điện ô tô, bạn cần phải tạo các lỗ đối xứng cho các bu lông. Chia chu vi của hộp đựng thành 4 phần bằng nhau. Lưỡi cắt:
- bên hông hộp đánh dấu các hình chữ nhật theo vạch chia hình tròn;
- tìm giữa theo chiều dọc của mỗi phần tử;
- đánh dấu trên và dưới của thùng chứa bằng các đường viền đặc rộng 3-5 cm;
- cắt kim loại giữa các hình chữ nhật riêng lẻ theo đường viền của các đường viền;
- thực hiện các vết cắt dọc theo đường viền trên và dưới của dấu sao cho phần giữa của hình chữ nhật vẫn còn nguyên và nối với các đường viền;
- triển khai từng lưỡi so với trục trung tâm;
- xác định tâm của đáy tròn, đánh dấu vị trí của các lỗ bắt bu lông phù hợp với vị trí của chúng trên puli máy phát.
Khi triển khai các cánh, cần xác định hướng quay của bánh xe gió để làm nổi các bộ phận cần thiết của máy bay. Để đảm bảo tải trọng như nhau trên tất cả các cánh, phải đo góc quay của chúng.
Việc lắp ráp cấu trúc bao gồm bắt vít ròng rọc máy phát điện và đáy thùng. Sau đó, một cơ sở được chuẩn bị cho việc lắp đặt một máy phát điện gió (một cột làm bằng một ống dày cao khoảng 2 m). Dễ dàng nhất là gắn máy phát điện vào nó bằng các kẹp có đường kính thích hợp. Để sạc pin, dòng điện từ máy phát điện phải được đi qua bộ chỉnh lưu, kết nối phải được thực hiện bằng cách sử dụng các mạch điện của ô tô.
Máy phát điện tự chế cho tuabin gió có cánh
Bộ phận cho máy phát điện gió ngang có thể được lắp ráp từ các trục bánh xe từ ô tô hoặc có thể sử dụng động cơ điện từ máy giặt. Để làm việc, bạn sẽ cần mua nam châm làm bằng neodymium (hợp kim niobi). Tốt hơn là lấy các yếu tố hình chữ nhật.
Bạn có thể xác định số lượng của chúng bằng số lượng cuộn dây, nếu một động cơ được sử dụng. Đối với máy phát điện ba pha, số lượng nam châm nên bằng 2/3 số cuộn dây, còn đối với máy phát điện một pha, số nam châm phải tương ứng với nó. Các học viên bậc thầy khuyên nên chọn máy phát điện ba pha.
Khi sử dụng động cơ từ máy giặt, phải dán nam châm vào rôto động cơ. Nếu sử dụng trung tâm bánh xe, nam châm được đặt trên một vòng tròn bằng thép tấm dày khoảng 5 mm. Khi lắp ráp rôto, hãy tuân theo các quy tắc:
- Khoảng cách giữa các nam châm phải giống nhau. Các phần tử hình chữ nhật trên trục có các cạnh dài dọc theo bán kính của hình tròn và trên trục động cơ - dọc theo trục dọc của nó.
- Trước khi làm việc, bạn cần xác định và đánh dấu các cực của nam châm. Chúng được cài đặt để các phần tử đối diện có các phân cực khác nhau. Khi đặt nam châm, đặt xen kẽ các cực âm và dương của các bộ phận liền kề.
- Để giữ các nam châm chắc chắn trên bề mặt của rôto, bạn nên đổ đầy epoxy vào chúng.
Khi sử dụng trục động cơ làm rôto, bộ phận được lắp vào vị trí của nó trong cuộn dây và khả năng hoạt động của cấu trúc được kiểm tra bằng cách đặt đầu dò vôn kế vào dây dẫn và quay trục bằng mũi khoan.
Nếu sử dụng trung tâm, thì các cuộn dây được quấn độc lập với dây đồng tráng men có tiết diện 1 mm.Mỗi cuộn dây nên bao gồm 60 vòng và có chiều cao là 9 mm. Các cuộn dây phải được gắn trên phần phẳng của trục bánh xe.
Đối với máy phát điện ba pha, nối các đầu dây như sau:
- để đầu cuối bên ngoài 1 của cuộn dây rảnh rỗi, và nối đầu cuối bên trong với đầu bên ngoài theo 4;
- nối phần dây bên trong của 4 cuộn dây với bên ngoài là số 7 và tiếp tục đến cuối, nối các phần dây quấn cứ 2 khúc; trên thứ hai, một đầu bên trong tự do nên vẫn còn, dễ bị xoắn với đầu ra đã được để lại hoặc được đánh dấu khác;
- lặp lại quy trình với 2 cuộn dây, nối các dây theo nguyên tắc tương tự cứ 2 phần tử;
- làm tương tự với 3 cuộn dây còn lại không nối.
Khi kết thúc tác phẩm, tổng thể sẽ có 6 chốt riêng biệt. Cuộn dây phải được đổ đầy epoxy và làm khô.
Sau đó, trong ổ trục trung tâm, bạn cần kẹp trục, trên đó đặt vòng rôto bằng nam châm. Khoảng cách giữa các mặt phẳng của các bộ phận là 1-1,5 mm. Kiểm tra sự hiện diện của dòng điện tại các thiết bị đầu cuối, lắp ráp cối xay gió và lắp nó vào cột buồm.
Dịch vụ thiết bị
Trong quá trình vận hành cối xay gió, mỗi tháng một lần phải tiến hành kiểm tra tổng thể các chốt, kiểm tra hệ thống điện xem có mất cân bằng điện áp không, bộ điều khiển còn tốt không, các dây cáp căng đều. Để hoạt động không bị gián đoạn, 3-4 tháng một lần, nên kiểm tra các kết nối đầu cực của ắc quy, kiểm tra chất điện phân và mức dầu ở hộp số máy phát điện.
Việc kiểm tra hàng năm bao gồm kiểm tra bề mặt của các cánh quạt, xác định hoạt động của các ổ trục và thay thế chúng. Trong những giai đoạn này, mức điện giải cũng được bổ sung, dầu được bổ sung vào hộp số. Bảo trì hàng năm liên quan đến việc kiểm tra tất cả các nút về khả năng hoạt động.
Các bài tương tự:
