Vēja ģenerators no automašīnas ģeneratora: vēja ģeneratora montāžas tehnoloģija un kļūdu analīze

Vēja ģeneratori ir perspektīva alternatīva tradicionālajai enerģētikai. Vēja enerģija, pārveidota elektrībā, sola kļūt lēta, viegli iegūstama un zemām izmaksām. Un, ja ņem vērā rēķinus, kas tagad pienāk par elektrību, taupības nolūkos ir vērts mēģināt uzbūvēt savu vēja ģeneratoru, piekrītat?

Ir reāli piemēri par iekārtu izveidi, kas saražo ievērojamu enerģijas daudzumu. Tomēr vēja ģeneratoru iespējas pagaidām ievērojami apsteidz konkurentus, kas spēj konkurēt ar tradicionālo elektrības ražošanas veidu.

Mēs piedāvājam rokasgrāmatu, pēc kuras jūs varat pašu rokām uzbūvēt vēja ģeneratoru no automašīnas ģeneratora. Piedāvātajā rakstā detalizēti aplūkotas biežāk pieļautās kļūdas vēja ģeneratoru konstruēšanā. Uzskatāmības labad rakstam pievienoti tematiski foto un video materiāli.

Par paštaisītiem vēja ģeneratoriem mājai

Īpaša interese par vēja enerģiju izpaužas mājsaimniecību līmenī. Tas ir saprotams, ja pavirši ieskatās nākamajā rēķinā par patērēto enerģiju. Tāpēc dažādi meistari aktivizējas, izmantojot visas iespējas iegūt elektrību lēti.

Viena no šādām iespējām, pavisam reāla, ir cieši saistīta ar vēja ģeneratoru no automašīnas ģeneratora. Jau esošu ierīci – automašīnas ģeneratoru – pietiek tikai aprīkot ar pareizi izgatavotām lāpstiņām, lai varētu no ģeneratora spailēm iegūt zināmu elektroenerģijas daudzumu.

Tiesa, efektīvi tas darbosies tikai vējainā laikā.

Piemērs no prakses par vēja ģeneratoru izmantošanu mājsaimniecībā. Veiksmīgi izstrādāta un diezgan efektīva praktiska vēja ģeneratora konstrukcija. Uzstādīts trīs lāpstiņu propelleris, kas ir retums mājsaimniecības iekārtās.

Faktiski jebkura automašīnas ģeneratora izmantošana ir pieņemama vēja ģeneratora konstruēšanai. Tomēr parasti cenšas izvēlēties jaudīgu modeli, kas spēj dot lielas strāvas. Šeit popularitātes virsotnē ir ģeneratoru konstrukcijas no kravas automašīnām, lieliem pasažieru autobusiem, traktoriem u.tml.

Papildus ģeneratoram vēja ģeneratora izgatavošanai būs nepieciešamas vēl vairākas komplektējošās detaļas:

• divu vai trīs lāpstiņu propelleris;
• automašīnas akumulators;
• elektriskais kabelis;
• masts, balsta elementi, stiprinājumi.

Konstrukcija ar divām vai trim lāpstiņām tiek uzskatīta par optimālāko klasiskajam vēja ģeneratoram. Taču mājsaimniecības projekts bieži vien ir tālu no inženiertehniskās klasikas. Tāpēc visbiežāk mājas konstrukcijai cenšas izvēlēties jau gatavus propellerus.

Automašīnas ventilatora lāpstiņritenis no vieglā automobiļa, kas tiks izmantots kā mājas vēja iekārtas propelleris. Tā vieglums un lielā lietderīgā platība gaisa spēka uztveršanai ļauj izmantot šādus variantus.

Piemēram, tāds var būt lāpstiņritenis no gaisa kondicionēšanas sistēmas ārējā bloka vai no tā paša automobiļa ventilatora. Bet, ja ir vēlme sekot vēja ģeneratoru konstruēšanas tradīcijām, nāksies no sākuma līdz galam pašam izgatavot vēja ģeneratora propelleri.

Pirms pieņemt lēmumu par vēja ģeneratora salikšanu un uzstādīšanu, ir vērts novērtēt vietas klimatiskos datus un aprēķināt atmaksāšanos. Būtisku palīdzību šajā jautājumā sniegs informācija no ļoti interesanta raksta, kuru iesakām iepazīt.

Vēja ģeneratora montāžas tehnoloģija

Optimalais pamats mājas vēja ģeneratora ģeneratoram šķiet modelis AT-700, ņemts no DT sērijas traktora. Tomēr šis traktora ģenerators sākotnējā izskatā ir paredzēts rotora apgriezienu skaitam līdz 6000 apgr./min. Mājas vēja ģeneratora konstrukcijai šāds parametrs ir acīmredzami pārāk liels.

Ir divi izejas veidi no situācijas:

1. Izmantot kādu reduktoru-reizinātāju, kas nodrošina nepieciešamo pārnesumu attiecību.
2. Pārtīt esošo AT-700 statora tinumu zemiem apgriezieniem.

Principā abi ierīces modernizācijas varianti ir sasniedzami. Taču, spriežot pēc pieredzējušu konstruktoru atsauksmēm, statora tinuma pārtīšanas variants ir pieņemamāks. It īpaši, ja ņem vērā paša AT-700 ģeneratora svaru, kas sasniedz 6 kg.

Traktora ģenerators AT-700. Daudzi projekti mājsaimniecības jomā tika izstrādāti tieši uz šīs ierīces bāzes, kurai ir augsta strāvas atdeve. Bet ir nepieciešama neliela modernizācija.

Ja ierīci papildina ar reduktoru, kopējā moduļa svars palielināsies divreiz. Un tas ir svarīgs parametrs vēja ģeneratora konstrukcijai. Svaru vienmēr cenšas samazināt.

Izmantojot vēja ģeneratora konstrukcijā K 701 ģeneratoru, būs nepieciešama neliela modernizācija:

1. solis. Vēja elektrostacijas propelleris

Propellera lāpstiņu izgatavošanai izmanto apūdeņošanas alumīnija cauruli (d = 200 mm) ar garumu 0,7 – 1,0 m. Sākotnēji to sagriež gareniski četros gabalos, un pēc tam no divām vai trim iegūtajām daļām izgriež vajadzīgās formas lāpstiņas.

Tā kā alumīnijs ir viegli apstrādājams materiāls, no caurules gabala izgriezt vajadzīgo lāpstiņas formu nav problēma. Galvenais ir pareizi aprēķināt un uzzīmēt šablonu.

Izgatavotās topošā propellera lāpstiņas ir jānostiprina un jāuzliek uz ģeneratora vārpstas. Šis darbs ir sarežģītāks, prasa precīzu balansu, īpaši veicot trīslāpstiņu konstrukciju. Ir daudz variantu propellera diska izgatavošanai. Viens no tiem – šīs detaļas izveidošana no alumīnija plāksnēm.

Būs jāaprēķina propellera diska diametrs, ņemot vērā lāpstiņu garumu vienu metru. Spārnu plētumam 2 metri, aprēķinātais diska diametrs var būt 150-200 mm. Pamatojoties uz aprēķināto diametru, no lokšņu alumīnija tiek izgriezts nepieciešamais apaļo plākšņu skaits (6-7 gab.).

Piemērs vēja ģeneratora propellera izgatavošanai no divsimt milimetru alumīnija caurules, ko izmanto lauksaimniecības laukos ražas apūdeņošanai. Iegūstama viegla un efektīva konstrukcija.

Izgrieztās apaļās plāksnes uzliek vienu uz otras, izlīdzina gar malām un nostiprina. Nostiprināšanai vislabāk izmantot kvalitatīvu epoksīda līmi. Bet nav izslēgtas arī citas stiprināšanas metodes.

Uz gatavā salīmētā diska centrālajā punktā ir jāiezīmē un jāizurbj caurums stiprinājumam uz ģeneratora vārpstas. Caurums jāapstrādā ar atslēgas rievu atbilstoši atslēgas izmēram, kas uzstādīta uz ģeneratora rotora vārpstas.

Šādā veidā sagatavoto propellera disku iezīmē lāpstiņu stiprināšanai. Pa iezīmētajām līnijām urbj caurumus kronšteinu stiprināšanas skrūvēm. Šīs detaļas arī izgatavo no alumīnija, izvēloties pietiekamu biezumu, lai kompensētu pārnestos spēkus.

Atliek tikai piestiprināt iepriekš izgatavotās lāpstiņas pie diska iezīmētajos savienojuma punktos, līdzsvarot tās uz līdzenas virsmas un nostiprināt ar skrūvēm.

2. solis. Masta izgatavošana no caurules

Traktora ģenerators AT-700, kas aprīkots ar pašgatavotu propelleri, jau ir īsts vējdzirnavs. Lai iegūtu maksimālu efektu no konstrukcijas, to vēlams pacelt apmēram 5-7 metrus un turklāt nodrošināt 360° apļveida kustību.

Tāpēc vējrādītājs-vējdzirnavs tiek novietots uz masta, kuru visvieglāk izgatavot no metāla caurules pamata.

Uzstādīts masts no metāla caurules ar diametru 50 mm ar vēja ģeneratoru augšpusē. Lai nodrošinātu masta stabilitāti, tiek izmantoti metāla troses stiprinājumi.

Masts 5-7 metru augstumā ar vēja ģeneratoru augšpusē piedzīvos ievērojamas slodzes. Attiecīgi metāla caurules diametram jābūt pietiekami lielam – vismaz 50 mm pēc ārējā izmēra.

Masta stiprināšana tiek veikta ar četru troses stiprinājumu palīdzību, kas nostiprināti augšpusē tuvāk vējdzirnavām un izstiepti viens pret otru pretsvarā.

Zem masta caurules augšējā gala, iekšējā zonā, tiek presēts pāris piemērotu gultņu vai nostiprināts kādā citā veidā. Tas būs atbalsta rotējošs bloks, kurā ievietosies vējrādītājs ar ģeneratoru un propelleri. Atliek tikai izgatavot pašu vējrādītāju un uzstādīt uz tā visu nepieciešamo aprīkojumu.

3. solis. Kā izgatavot alumīnija vējrādi

Vējrādītāja konstrukciju, kuras vienā galā ir vieta automašīnas ģeneratoram ar propelleri, bet otrā – vieta «astītei», ieteicams izgatavot no viegla, izturīga materiāla.

Piemēram, alumīnija taisnstūra profila caurule būtu ideāli piemērota pamatnei. Kā ģeneratora stiprinājumu pie profila caurules ir ērtāk izmantot skavas no mīkstas metāla lentes (labāk no nerūsējošā tērauda).

Piemērs iespējamam ģeneratora korpusa stiprinājumam uz vējrādītāja profila caurules. Šeit tiek izmantots metāla rāmis ar priekšējo un aizmugurējo kronšteinu skrūvju savienojumam.

Vējrādītāja asti var izgatavot no tā paša alumīnija loksnes un piestiprināt to pie profila caurules ar stūriem. Smaguma centra punktā uz profila caurules jānostiprina metāla tapa no nerūsējošā tērauda.

Šī detaļa – gara skrūve (250–300 mm) ar diametru ap 30 mm (tiek aprēķināts), šķērso alumīnija profila caurules korpusu un tiek nostiprināta no apakšas ar uzgriezni. Virs uzgriežņa tiek uzlikts kontrauzgrieznis.

Skrūves vītnes diametram jābūt nedaudz mazākam par gultņu gredzenu iekšējo diametru, kas presēti masta caurulē. Skrūves centrā gar tās asi tiek urbt caurums 7–10 mm. Caur šo caurumu tiks izlaists elektriskais kabelis no ģeneratora un pa cauruli novadīts lejup uz pieslēguma vietu.

4. solis. Vēja ģeneratora uzstādīšana un pieslēgšana

Pēc visiem aprakstītajiem sagatavošanās darbiem (obligāti bezvēja laika apstākļos) uzsāk uzstādīšanu:

1. Uz vējrādītāja pamatnes ar skavām nostiprina traktora ģeneratoru.
2. Paceļ mastu no zemes par 1,5–2 metriem un uzstāda vējrādītāju ar atbalsta skrūvi uz gultņiem.
3. Vienlaicīgi izvada kabeli no ģeneratora caur skrūves korpusu un tālāk caurules iekšpusē līdz apakšējai izejas vietai.
4. Arī nedaudz zem vējrādītāja pamatnes stingri uzstāda ierobežotāju, kas ļauj vējrādītājam griezties par 360° vienā vai otrā virzienā, bet ne vairāk.
5. Paceļ mastu galīgi un nostiprina ar troses sastiepēm.
6. Pievieno kabeļa galus uztveršanas ierīcei (parasti caur kontrolleri pie akumulatora baterijas).

Ar to vēja ģeneratora konstruēšanu var uzskatīt par pabeigtu. Tomēr ir vēl daudz atsevišķu procesa detaļu, ar kurām nāksies saskarties ierīces lietošanas periodā.

Strukturālā shēma pilnvērtīgai vēja iekārtai: 1 – vējdzinējs, 2 – akumulatora baterijas lādēšanas pārveidotājs; 3 – automašīnas akumulators; 4 – invertors 24/220; 5,6 – sprieguma izejas 220V un 24V

Šīs detaļas jau ir saistītas ar automātiku, kas regulē enerģijas uzkrāšanu un sadali. Tādas ierīces kā lādēšanas kontrolieris, strāvas invertors un citi ir obligātās vēja ģeneratoru sastāvdaļas.

Vēja ģeneratora montāžas foto piemērs pa soļiem

Apskatīsim piemēru vējdzinēja būvei uz 24 V, kas samontēts uz automašīnas ģeneratora bāzes. Pašdarinājums sāk stabili darboties pie vēja ātruma 5 m/s. Vidēji vējainā laikā ar vēja brāzmām no 15 m/s iekārta piegādā no 8 līdz 11 A, dienās ar spēcīgu vēju lietderības koeficients palielinās. Jauda ne vairāk kā 300 W.

Faktiski viss darbs ir paveikts, atliek tikai savienot atsevišķās komponentes, kas ir noderīgas mājsaimniecības iekārtā:

Pašu rokām uzbūvētā iekārta attīsta 24 V, to var izmantot mobilo ierīču akumulatoru uzlādei un enerģijas piegādei apgaismojuma līnijām ar energotaupīgām lampām.

Konstruēšanas kļūdu analīze

Vēja ģeneratora samontēšana mājas apstākļos ar savām rokām, protams, nav bez kļūdām. Pat rūpniecisko vēja ģeneratoru konstrukcijās inženieri pieļauj kļūdas. Tomēr no kļūdām mācās, un to apliecina pilnībā izstrādātās mājsaimniecības konstrukcijas.

Tātad starp kļūdām, veidojot mājsaimniecības vēja ģeneratorus, bieži sastopama tāda detaļa kā bremzēšanas moduļa trūkums ģeneratora konstrukcijā. Šādu ierīču (automobiļu vai traktoru) standarta izpildījums šādu detaļu neparedz. Tātad ģenerators ir jāuzlabo.

Tomēr ne katram «konstruktoram» gribas nodarboties ar šo smalko lietu. Daudzi ignorē šo detaļu, paļaujoties uz «varbūt». Rezultātā – stiprā vējā dzenskrūve griežas līdz neiedomājami lieliem apgriezieniem. Ģeneratora gultņi neiztur, izsit alumīnija vāku ligzdas. Iestājas rotora iesprūšana.

Sagrautais vēja ģenerators konstrukcijas nepilnību dēļ. Šādu konstrukciju projektēšanas un montāžas kļūdas noved pie smagām sekām.

Pie šīs pašas tēmas pieder nepilnība, kas saistīta ar vējrādītāja pagrieziena ierobežotāja trūkumu. Nereti šo komponentu vienkārši aizmirst uzstādīt un atceras tikai tad, kad vēja plūsmas sāk griezt «gailīti» ap savu asi kā velteni raidījumā «Kas? Kur? Kad?». Rezultāts ir bēdīgs.

Minimālie zaudējumi – elektrības kabeļa pārgriešanās un pārtrūkšana, bet smagos gadījumos – visas konstrukcijas iznīcināšana.

Vēl viena ievērojama montāžas kļūda – nepareizs smaguma centra punkta aprēķins, pamatojoties uz vējrādi. Šajā gadījumā ierīce kādu laiku var funkcionēt normāli. Bet ar laiku rodas sagāzums gultņu mezglā, rotācijas brīvība tiek ierobežota, konstrukcijas efektivitāte enerģijas atdeves ziņā strauji samazinās.

Par to, kā pareizi aprēķināt vēja ģeneratoru, uzzināsiet no mūsu piedāvātā raksta.

Bieži vien ar no ģeneratora iegūto strāvu mēģina tieši barot akumulatora bateriju. Pavisam drīz sāk brīnīties – kāpēc akumulators netur uzlādi vai atklāj 2-3 elementu bojājumu.

Tā ir banāla un dabiska kļūda, jo jebkurā gadījumā akumulatora uzlādei jānotiek noteiktu strāvu un spriegumu apstākļos. Šeit ir nepieciešama šī procesa kontrole.

Mājas meistariem, kurus interesē vēja ģeneratora montāžas tēma, piedāvājam iepazīties vēl ar vienu oriģinālu variantu. Piedāvātajā rakstā aprakstīta ģenerējošas iekārtas izgatavošana no veļas mazgājamās mašīnas lūžņu detaļām.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Pat parasts elektriskais skrūvgriezis var kļūt par vēja ģeneratoru, ja zina vēja ģeneratora uzbūves pamatus.

Interese par vēja ģeneratoriem nemazinās. Gluži pretēji, šis elektriskās enerģijas ieguves variants arvien biežāk tiek apsvērts ārpuspilsētas nekustamā īpašuma īpašnieku līmenī.

Acīmredzot, ja apvieno vairākus enerģijas veidus – vēja, saules, hidroturbīnu vai atomelektrostaciju, šāda kombinācija var dot ekonomisku efektu. Turklāt lietotāja risks palikt bez elektrības tiek samazināts līdz nullei.

Vēlaties pastāstīt par to, kā paša spēkiem samontējāt vēja ģeneratoru, lai nodrošinātu vasarnīcu ar elektrību? Vēlaties dalīties ar noderīgu informāciju, kas nav minēta rakstā? Lūdzu, rakstiet komentārus zemāk esošajā blokā, dalieties iespaidos, tikai jums zināmajās tehniskajās niansēs un fotoattēlos par raksta tēmu.