Как сделать ветрогенератор из асинхронного двигателя
Дата публикации: 22 февраля 2019
Содержание
- Принцип работы асинхронного двигателя и генератора
- Изготовление ветрогенератора своими руками из асинхронного двигателя
- Тестирование генератора
- Правила эксплуатации асинхронного ветрогенератора
- Преимущества и недостатки ветрогенератора из асинхронного двигателя
Для самодельного ветряка удобно использовать асинхронный генератор. Он сразу вырабатывает переменный ток, и нет необходимости подключать инвертор, что упрощает схему сборки. Это означает, что всеми бытовыми приборами можно пользоваться прямо от ветряка. Сделать асинхронный генератор своими руками несложно. Достаточно найти старый асинхронный двигатель (АД) от какого-либо бытового прибора и использовать его в качестве основы для ветряка. Понадобится, правда, несложная переделка.
Принцип работы асинхронного двигателя и генератора
Асинхронный двигатель — это электродвигатель переменного тока.
Его особенность состоит в том, что магнитное поле, которое производится током обмотки статора, и ротор вращаются с разной частотой. В синхронных двигателях их частота совпадает. Наиболее распространенная конструкция АД включает в себя фазный ротор и статор, между которыми находится воздушный зазор. Но встречаются и двигатели с короткозамкнутым ротором. Активная часть АД — это магнитопровод и обмотки. Остальные элементы обеспечивают жесткость конструкции, возможность вращения и охлаждение. Ток в таком двигателе появляется благодаря электромагнитной индукции, которая возникает при вращении магнитного поля с определенной скоростью.
В свою очередь, асинхронный ветрогенератор — это двигатель, который работает в генераторном режиме. Приводной ветродвигатель вращает ротор и магнитное поле в одном направлении. При этом возникает отрицательное скольжение ротора, на валу появляется тормозящий момент, после чего энергия передается на аккумулятор. Для возбуждения ЭДС в дело идет остаточная намагниченность ротора, а усиление ЭДС происходит за счет конденсаторов.
Изготовление ветрогенератора своими руками из асинхронного двигателя
Чтобы приспособить АД под ветряк, вам нужно создать в нем движущееся магнитное поле. Для этого проведите ряд преобразований:
- Подберите неодимовые магниты для ротора. От их силы и количества зависит сила магнитного поля.
- Проточите ротор под магниты. Это можно сделать при помощи токарного станка. Снимите пару миллиметров со всей поверхности сердечника и дополнительно сделайте углубления под магниты. Толщина проточки зависит от выбранных магнитов.
- Сделайте разметку ротора на четыре полюса. На каждом разместите магниты (от восьми штук на полюс, но лучше больше).
- Теперь нужно зафиксировать магниты. Сделать это можно при помощи суперклея, но тогда удерживайте элементы пальцами до тех пор, пока клей не схватится (при контакте с ротором магниты будут менять свое положение). Или закрепите все элементы скотчем.
- Следующий шаг — заполнение свободного пространства между магнитами эпоксидной смолой.
Для этого обмотайте ротор с магнитами бумагой, поверх нее намотайте скотч, а концы бумажного кокона загерметизируйте пластилином. После изготовления такой защиты внутрь можно заливать смолу. Когда эпоксидка окончательно высохнет, удалите бумагу. - Зачистите поверхность ротора наждачкой. Для этого используйте бумагу средней зернистости.
- Определите два роторных провода, которые ведут к рабочей обмотке. Остальные провода обрежьте, чтобы не путаться.
Для этого обмотайте ротор с магнитами бумагой, поверх нее намотайте скотч, а концы бумажного кокона загерметизируйте пластилином. После изготовления такой защиты внутрь можно заливать смолу. Когда эпоксидка окончательно высохнет, удалите бумагу.На этом основные преобразования завершены. Дополнительно вы можете приобрести контроллер, а из кремниевых диодов сделать выпрямитель для вашего ветрогенератора. Кроме того, проверьте вращение двигателя. Если ход тугой, замените подшипники. Быстрый совет: если хотите увеличить силу тока, а также снизить напряжение в вашем агрегате, то не поленитесь и перемотайте статор толстой проволокой.
Тестирование генератора
Перед установкой готового генератора на осевую конструкцию или мачту нужно его протестировать.
Для тестирования понадобится дрель или шуруповерт, а также какая-нибудь нагрузка, например, обычная лампочка, которую вы используете в быту. Подсоедините их к вашему агрегату и посмотрите, на каких оборотах лампочка горит ярко и ровно.
Если тестирование показывает хорошие результаты, то можно приступать к монтажу ветряка. Для этого необходимо изготовить лопастные элементы, осевую конструкцию, подобрать аккумулятор. Подробнее о том, как собрать ветрогенератор, можно почитать здесь.
Правила эксплуатации асинхронного ветрогенератора
Такой ветряк обладает рядом особенностей, которые нужно учитывать при эксплуатации:
- Будьте готовы, что КПД готового устройства будет постоянно колебаться (в пределах 50%). Устранить этот недостаток невозможно, это издержки процесса преобразования энергии.
- Позаботьтесь о качественной изоляции, а также заземлении ветрогенератора. Это обязательное требование безопасности.
- Сделайте кнопки для управления устройством. Это значительно упростит его использование в дальнейшем.
- Кроме того, предусмотрите места для подключения измерительных приборов. Это обеспечит вас данными о работе вашего агрегата, позволит проводить диагностику.
Это значительно упростит его использование в дальнейшем.Преимущества и недостатки ветрогенератора из асинхронного двигателя
Если сравнивать асинхронный и синхронный ветрогенераторы, то у асинхронных есть как преимущества, так и недостатки.
Преимущества заключаются в следующем:
- Мощные устройства с простой конструкцией, небольшими размерами и весом.
- Высокий уровень эффективности при выработке энергии.
- Нет необходимости в инверторе, потому что такой ветрогенератор производит переменный ток (220/380В). Он может непосредственно питать бытовые устройства или работать параллельно с сетью централизованного энергоснабжения.
- Выходное напряжение очень стабильно.
- Частота на выходе не зависит от скоростей ротора.
- Обладает высокой устойчивостью к коротким замыканиям, защищен от влаги и грязи.
- Может служить многие годы, так как содержит мало изнашивающихся элементов.
- Работает на конденсаторном возбуждении.
Недостатки такие:
- При отсутствии аккумулятора асинхронный генератор может затухать в моменты перегрузки. Это является ограничителем для использования такого агрегата. Но для ветряка такой недостаток неактуален, потому что его конструкция предполагает накопитель энергии. О том, как выбрать аккумулятор для ветряка, можно прочитать здесь.
- Конденсаторные батареи имеют высокую стоимость, поэтому переделка старого АД — это оптимальное решение вопроса.
- Оборотность генератора находится в обратной зависимости от его массы.
Таким образом, ветрогенератор своими руками из асинхронного трехфазного двигателя — это недорогое и удобное решение для дома.
Генератор для ветряка из асинхронного двигателя
Е-ветерок.ру
Энергия ветра и солнца
статьи> Тест lifepo4, зависимость напряжения и ёмкости
> Активный балансир для литиевых АКБ
> Дешёвый электро-велосипед
> Контроллер ФОТОН 150/50 MPPT WI-FI
> Отчёт о состоянии электростанции весна 2019
> Инвертор SILA +MPPT
> Гибридные инверторы SILA
> Реле напряжения XH-M609
> DC 300V 100A ваттметр
> Электровелосипед, передний привод на my1016
org/Breadcrumb»>
ГлавнаяПеределка заключается в проточке ротора под магниты, далее магниты обычно по шаблону приклеивают к ротору и заливают эпоксидной смолой чтобы не отлетели. Так-же обычно перематывают статор более толстым проводом чтобы уменьшить слишком большое напряжение и поднять силу тока. Но этот двигатель не хотелось перематывать и было решено оставить все как есть, только переделать ротор на магниты. В качестве донора был найден трехфазный асинхронный двигатель мощностью 1,32Кв. Ниже фото данного электродвигателя.
>
Ротор электродвигателя был проточен на токарном станке на толщину магнитов.
В этом роторе не применяется металлическая гильза, которую обычно вытачивают и надевают на ротор под магниты. Гильза нужна для усиления магнитной индукции, через нее магниты замыкают свои поля питая из под низа друг друга и магнитное поле не рассеивается, а идет все в статор. В этой конструкции применены достаточно сильные магниты размером 7,6*6мм в количестве 160 шт., которые и без гильзы обеспечат хорошую ЭДС.
>
> Сначала, перед наклейкой магнитов ротор был размечен на четыре полюса, и со скосом были расположены магниты. Двигатель был четырех-полюсной и так как статор не перематывался на роторе тоже должно быть четыре магнитных полюса. Каждый магнитный полюс чередуется, один полюс условно «север», второй полюс «юг». Магнитные полюса сделаны с промежутками, так в полюсах магниты сгруппированы плотнее. Магниты после размещения на роторе были замотаны скотчем для фиксации и залиты эпоксидной смолой.
После сборки ощущалось залипание ротора, при вращение вала чувствовались залипания.
Было решено переделать ротор. Магниты были сбиты вместе с эпоксидной смолой и снова размещены, но теперь они более менее равномерно установлены по всему ротору, ниже фото ротора с магнитами перед заливкой эпоксидной смолой. После заливки залипание несколько снизилось и было замечено что немного упало напряжение при вращении генератора на одних и тех же оборотах и немного подрос ток.
>
После сборки готовый генератор было решено покрутить дрелью и что нибудь к ниму подключить в качестве нагрузки. Подключалась лампочка на 220 вольт 60 ватт, при 800-1000 об/м она горела в полный накал. Так-же для проверки на что способен генератор была подключена лампа мощностью 1 Кв, она горела в полнакала и сильнее дрель не осилила крутить генератор.
>
В холостую на максимальных оборотах дрели 2800 об/м напряжение генератора было более 400 вольт. При оборотах примерно 800 об/м напряжение 160 вольт. Так-же попробовали подключить кипятильник на 500 ватт, после минуты кручения вода в стакане стала горячей.
Вот такие испытания прошел генератор, который был сделан из асинхронного двигателя.
Далее дошла очередь до винта. Лопасти для ветрогенератора были вырезаны из ПВХ трубы диаметром160мм. Ниже на фото сам винт диаметром 1,7 м., и расчетные данные, по которым делались лопасти.
>
После для генератора была сварена стойка с поворотной осью для крепления генератора и хвоста. Конструкция сделана по схеме с уводом ветроголовки от ветра методом складывания хвоста, поэтому генератор смещен от центра оси, а штырек позади, это шкворень, на который одевается хвост.
>
Здесь фото готового ветрогенератора. Ветрогенератор был установлен на девятиметровую мачту. Генератор при силе ветра выдавал напряжение холостого хода до 80 вольт. К нему пробовали подсоединять тенн на два киловатта, через некоторое время тенн стал теплым, значит ветрогенератор все-таки имеет какую-то мощность.
>
Потом был собран контроллер для ветрогенератора и через него подключен аккумулятор на зарядку .
Зарядка была достаточно хорошим током, аккумулятор быстро зашумел, как будто его заряжают от зарядного устройства.
Пока к сожалению никаких подробных данных по мощности ветрогенератора нет, так-как пользователь разместивший свой ветрогенератор вот здесь Фотоальбом ветряки ВК. не оставил эти данных. Но руководствуясь расчетами попробую немного просчитать что все-таки дает генератор на ветру 8-9 м/с, так-как напряжение холостого хода 80 вольт на этом ветре.
Данные на шиндике электродвигателя говорили 220/380 вольт 6,2/3,6 А.значит сопротивление генератора 35,4Ом треугольник/105,5 Ом звезда. Если он заряжал 12-ти вольтовый аккумулятор по схеме включения фаз генератора в треугольник, что скорее всего, то 80-12/35,4=1,9А. Получается при ветре 8-9 м/с ток зарядки был примерно 1,9 А, а это всего 23 ватт/ч, да немного, но может я где-то ошибся, если что поправьте в комментариях и я исправлю.
Такие большие потери из-за высокого сопротивления генератора, поэтому статор обычно перематывают более толстым проводом чтобы уменьшить сопротивление генератора, которое влияет на силу тока, и чем выше сопротивление обмотки генератора, тем меньше сила тока и выше напряжение.
Некоторые данные по ветрогенератору. Автор данного ветрогенератора Сергей написал что ток короткого замыкания 3,5А..При ветре 5-7м,с ,75в холостого хода,с нагрузкой надва АКБ,это 24в,2,5А и при этом на контролере срабатывал постоянно баласт..Это показания на 14.09.13г..А так получилось всё отлично..
Ветряная мельница для преобразования асинхронного двигателя | Другая мощность
Эта страница о нашем старом проекте. Мы храним ВСЕ наши проекты в Интернете для всех, кому это интересно… но мы больше не реализуем многие из этих старых идей. Прежде чем начать этот проект, пожалуйста, проверьте нашу главную страницу Wind Power, чтобы найти похожие, более свежие проекты. Они будут вверху списка и отмечены тегом «активный проект». Если у вас есть какие-либо вопросы о том, что актуально, а что нет, или почему мы больше не работаем над определенными проектами, сначала ознакомьтесь с нашей страницей «Эволюция ветряных турбин», где вы найдете подробную историю того, как наши проекты изменились за эти годы. Вы также можете написать нам по электронной почте, и мы сообщим вам, насколько позволит объем нашей электронной почты… сначала проверьте страницу Wind Turbine Evolution. |
Эта страница посвящена эксперименту с ветряной мельницей. Ветряная мельница была построена менее чем за 100 долларов, и хотя, безусловно, есть много возможностей для улучшения конструкции, она работает довольно хорошо и должна предоставить некоторые данные другим людям, которые хотели бы построить свою собственную с нуля! Если время — деньги, а денег больше, чем времени, может быть разумно купить коммерческую машину, есть много хороших, начиная примерно с 500 долларов, однако собрать такую дома весело, и это может сэкономить много. денег! Я надеюсь, что «эксперты» (люди, более осведомленные в этой теме, чем я) рассмотрят эту страницу и предложат предложения по улучшению на нашей доске обсуждений! На этой странице будут разобраны компоненты машины, а в конце я расскажу о том, что знаю о ее производительности!
И обязательно ознакомьтесь с нашей книгой Homebrew Wind Power, чтобы узнать больше о малой ветроэнергетике!
Пропеллер
Пропеллер для этой машины представляет собой трехлопастную конструкцию.
Хотя винт с двумя лопастями проще в сборке, у них есть недостаток, заключающийся в том, что их сложнее запустить. Другим недостатком является то, что когда ветер меняет направление, двухлопастный винт имеет тенденцию немного вибрировать при повороте. Это тяжело для винта и подшипников генератора. Я сделал свою опору из еловых досок размером 1 x 4 дюйма. Я попытался выбрать 3 доски без сучков, с хорошей вертикальной текстурой и похожей плотностью. (весили примерно одинаково). Конечно, можно было использовать и другие породы дерева, это то, что у меня было в наличии. Я без проблем сделал очень хороший реквизит из красного дерева, пондерозы и сосны. Я использовал 1 «X4″ (на самом деле — он был выструган примерно до 3/4″ X 3 1/2»), потому что я хотел, чтобы винт был легким, я думаю, что это помогает им запускаться быстрее и сохраняет подшипники на генераторе. . Это похоже на реквизит, который я видел на небольших коммерческих ветряных мельницах. Я вырезал свой реквизит очень быстро, это заняло около 2 часов.
Несомненно, если бы я потратил больше времени, у меня, вероятно, был бы лучший реквизит, но… я видел, как люди проводят неделю на этой сцене, и я чувствую, что это может быть довольно быстрый и простой проект. Я использовал «интуицию» как для шага винта, так и для формы аэродинамического профиля. Я просто отметил 1/4 дюйма на толщине винта, чтобы при ширине 3 1/2 дюйма нижний конец был на 1/4 дюйма ниже верхнего конца. Существует много информации о резьбе винта, аэродинамическом профиле. подробности и т. д. в Интернете Руководство Lee-Jay, опубликованное в 19В 30-х также есть хорошие простые инструкции как по резьбе пропеллера, так и по сборке ветряной мельницы с нуля. См. рисунок ниже….
После чернового наброска я взвесил каждую опору и выровнял их, чтобы они были одинаковыми. Затем я соединил их болтами, по два за раз, и дополнительно обточил, чтобы они были достаточно сбалансированы. Как только все три лопасти стали одинакового веса, я покрасил их и прикрутил болтами к ступице (старая шестерня диаметром около 8 дюймов).
Оказавшись на ступице, я мог надеть всю сборку на вал и вращать ее. понаблюдайте за местом, в котором останавливается опора, если бы она имела тенденцию останавливаться в одном месте чаще, чем в других, я бы строгал тяжелую сторону (стороны), пока она не казалась бы идеально сбалансированной (конечно, мне пришлось снова закрасить эти места! ). Весь процесс постройки этого винта и его балансировка заняли менее 4 часов. Следует отметить, что все 3 лопасти, после балансировки, были НЕ одинаковой толщины. На кончике они различались по толщине более чем 1/8″! Этого можно было бы избежать, найдя более качественную древесину и потратив больше времени на первоначальную резьбу опоры. Основным инструментом, который я использовал для вырезания этой опоры, был рубанок. Следует также отметить, что у этого винта НЕТ крутки, шаг остается одинаковым от втулки до кончика. Хотя не уверен, я не думаю, что это больно, особенно в маленькой машине. Общий диаметр стойки составляет ок. 6 1/2’… хотя, честно говоря, никогда не измерял! Это тот же гребной винт, который я тестировал на своем форде модели А.
Нажмите здесь, чтобы проверить эту страницу! . Он так хорошо сработал в тесте Форда, что я решил, что он выдержит и ветряную мельницу. Единственная модификация, которую я сделал после того испытания, заключалась в том, чтобы отрезать примерно 8 дюймов от диаметра и дополнительно сбалансировать его.0011
Генератор переменного тока
Генератор переменного тока, используемый в этой ветряной мельнице, представляет собой асинхронный двигатель мощностью 2 л.с., который я снял с тайваньского фрезерного станка. Я разобрал его и прорезал в якоре прорезь на токарном станке по металлу, чтобы можно было вставить 8 неодимовых редкоземельных магнитов, превратив таким образом асинхронный двигатель в генератор переменного тока с постоянными магнитами на низких оборотах. Магниты имеют прямоугольную форму и изогнуты таким образом, что они хорошо подходят для якоря большинства асинхронных двигателей мощностью от 1/2 л.с. Я прорезал прорезь в якоре так, чтобы при нажатии до упора самая высокая точка на магнитах была на одном уровне с внешним диаметром якоря.
Прорезь прорезана так, чтобы магниты плотно прилегали, и магниты вклеены эпоксидной смолой. Это 4-полюсный двигатель, поэтому в генераторе переменного тока требуется 4 чередующихся полюса. Чтобы разместить 8 магнитов, мне пришлось вставить их попарно, по два магнита одинаковой полярности рядом друг с другом. Эти конкретные магниты являются излишками компьютерных жестких дисков и доступны как с севером, так и с югом на выпуклой поверхности. Смотрите изображение 8 таких магнитов в кольце ниже. Вы найдете эти же магниты для продажи на нашей странице продуктов.
Генератор подключен так, что он достигает 12 вольт прибл. 160 об/мин. Если бы я подключил двигатель по-другому, он мог бы поднять зарядное напряжение при 80 об/мин, но я боялся, что это слишком сильно ограничит ток. Конечно, на выходе здесь переменный ток, и перед зарядкой аккумуляторов его необходимо выпрямить. Для этого я использовал мостовой выпрямитель на 40 ампер. Мы также предлагаем большие мостовые выпрямители на нашей странице продуктов.
Очень важно, чтобы при использовании диода или мостового выпрямителя в этом приложении он был подключен к подходящему радиатору, иначе он перегреется и сгорит! Нажмите здесь, чтобы увидеть нашу страницу экспериментов по преобразованию асинхронных двигателей в генераторы с низкой скоростью вращения.
Башня
Башня, вероятно, САМАЯ важная часть любого ветряного двигателя, и часто ей чаще всего пренебрегают…. здесь, вероятно, так и есть! Я установил это в середине февраля, было очень холодно, земля сильно промерзла, и у меня не было возможности залить надлежащую бетонную подушку, которая, я думаю, могла бы стать хорошим основанием башни. У меня также есть недостаток в том, что я нахожусь в лесу, где нет ровной поверхности. Хотя это работает нормально, я считаю, что башня была бы намного выше. Моя ветряная мельница в настоящее время находится на высоте 36 футов над землей. Я удалил одну большую сосну, так как подумал, что это будет лучшее место для башни. Я срезал пень высотой около 3 футов и надпилил его цепной пилой.
Мачта изготовлена из сосны. Его основание было просверлено насквозь, чтобы он мог вращаться в пне. В верхней части есть стальной узел, сделанный из трубы, чтобы обеспечить поддержку и поворот ветряной мельницы. При сборке ветряной мельницы башня поддерживалась над землей небольшой треногой, сделанной из сосны. Для его поднятия использовался штатив большего размера. Башня поддерживается 4 растяжками из авиационного троса диаметром 1/8 дюйма с поворотными пряжками на земле для регулировки.
Я просто использовал грузовик, длинный трос и большую треногу, чтобы поднять мачту, все прошло гладко!
Шасси и хвост ветряка
Ветряк действительно очень прост. Я начал с куска стали толщиной 3/8 дюйма, к которому можно было прикрутить генератор. К нему я приварил трубу, которая надевается на меньшую трубу на вершине башни — на ней вращается ветряк. в этой машине нет токосъемных колец, я просто протянул достаточно кабеля самолета, чтобы машина могла несколько раз повернуться, прежде чем он натянется.
Линия питания от генератора немного длиннее, чем этот кабель, идея в том, что кабель самолета натянется только перед шнуром питания. Хвост отходит примерно на 4 фута от шарнира и крепится болтами к уголку. Два стальных стержня диаметром 1/2 дюйма служат для дополнительной поддержки хвоста. В самодельных ветряных мельницах, которые я видел … отламывание хвостов кажется обычной проблемой. Эта часть должна быть прочной, а хорошо сбалансированная опора также поможет предотвратить усталость металла. Я немного отодвинул хвост и генератор от оси, надеясь, что он повернется от ветра, если он станет слишком быстрым. Это было сделано интуитивно, у меня нет конкретных данных, как это сделать правильно, но я намеревался двигаться в направлении нескольких самодельных ветряков, которые я видел раньше. Посмотрите дизайн Хью Пигготса!
Производительность
Пока все хорошо. Генератор переменного тока имеет небольшой эффект зубчатого колеса, что препятствует легкому запуску этой машины при низких скоростях ветра (менее 10 миль в час).
Эту проблему можно решить с помощью более крупного винта, более широких лопастей или… большего количества лопастей! Я думаю, что если я попытаюсь улучшить это, я буду использовать более широкие лезвия. После запуска он продолжает хорошо крутиться на очень низких скоростях. У нас очень порывистый ветер, направление часто меняется, поэтому мне сложно дать конкретные данные о мощности и скорости ветра. Лучший результат, который я видел при сильном ветре, составляет ок. 25 ампер, хотя обычно он выдает 5-15 ампер (в моих 12-вольтовых батареях) при слабой и средней скорости ветра. Вполне возможно, что регулятор можно сделать с согласующим трансформатором или, возможно, линейным усилителем тока, который лучше согласует нагрузку с генератором и обеспечивает значительно большую мощность, я еще не пробовал. Эта машина действительно работает намного лучше, чем меньшие, которые я сделал, используя излишки двигателей постоянного тока для ленточных накопителей, и до сих пор она хорошо выдерживала чрезвычайно сильный ветер.
Кажется, что в экстремальных условиях он несколько уворачивается от ветра, хотя я сомневаюсь, что это необходимо.
Опять же, собирать их дома весело и полезно. На мой взгляд, намного веселее, чем покупать дорогую новую машину! Я надеюсь, что люди предоставят информацию о своих машинах и свои комментарии об этой! Эта машина, несмотря на то, что ее довольно быстро и легко построить, является кульминацией нескольких экспериментов: опоры, генератора переменного тока, башни. Пожалуйста, ознакомьтесь с нашей страницей продуктов, чтобы узнать о некоторых элементах, которые я использовал для создания этой машины, и о некоторых интересных книгах!
8 апреля обновление
Примерно через 8 недель случилась поломка! По радио предсказывали ветер со скоростью 80+ миль в час. Я позаботился о том, чтобы выйти, убедиться, что все растяжки в порядке и затянуты, и сделал все, что мог, чтобы обеспечить его выживание. Около 16:00 я проснулся от очень неприятного звука. Несмотря на то, что он все еще работает и привязывает 20-амперный счетчик, у него определенно есть проблема.
Оказывается, она бросила лезвие при очень сильном ветре. Учитывая нехватку времени, которое я потратил на них, это действительно стало неожиданностью, и я был благодарен за данные.
Я нашел обломок лопасти всего в 20 футах от основания мачты. Оказывается, на лезвии определенно была трещина, еще до того, как я поднял ветряк, я мог сказать это по краске, которая просочилась в дерево. Два других лезвия были все еще в прекрасной форме, что говорит о том, что конструкция была бы хорошей, если бы я позаботился о том, чтобы использовать более качественную древесину при изготовлении опоры. Это было особенно удивительно, учитывая, как долго машина работала при очень сильном ветре всего с двумя лопастями!
Вместо того, чтобы заменить один сломанный нож, я решил сделать новый винт целиком. Он немного больше, его диаметр составляет чуть более 7 футов. Эти новые лезвия имеют ширину 4 дюйма у втулки и ширину 3 дюйма на конце. Дерево намного прочнее. Шаг похож, хотя у этого нового лезвия есть небольшой поворот.
Хотя он работает менее 24 часов, я уже могу сказать, что он запускается намного легче. Он по-прежнему очень тихий даже на высоких скоростях. Это должно стать интересным испытанием, кончики этого нового лезвия имеют толщину всего 3/8 дюйма. Лезвия сделаны из хорошей вертикальной сосны, каждое весит ровно 11 унций.
Другая полезная информация из этой поломки… башня. Спустился и встал очень легко, без проблем. Я просто использовал А-образную раму, построенную из стоек домика, свой грузовик и трос. Общее время простоя, 4 часа, столько времени потребовалось, чтобы опустить его, построить новый винт, закончить его и снова поднять в воздух!
В заключение, я полагаю, что, судя по усовершенствованиям нового реквизита, эта машина, вероятно, прослужит долго. Наблюдая за ним в течение нескольких недель, кажется, что он отлично справляется с работой, производя до 400 Вт. При «нормальном» ветре он производит от 100 до 200 Вт. Кажется, он превосходит некоторые небольшие коммерческие ветряные мельницы, которые я также имел возможность наблюдать.
Очень тихо даже при сильном ветре. В целом, я бы сказал, что этот эксперимент был удачным! Пожалуйста, напишите нам с комментариями, вопросами или предложениями.
Легкий ветер: наука об электричестве и окружающей среде
Используйте ветер для питания двигателя и вырабатывайте достаточно электроэнергии, чтобы зажечь светодиод.
Область:
Earth Science
Engineering & Technology
Дизайн и разжигание
Проблемы и решения в реальном мире
Экологическая наука
Global Systems & Cycles
Физика
Электрический и магнитный0011
Light
Mechanics
Keywords:
alternative energy
LED
motor
tool
NGSS and EP&Cs:
ESS
ESS2
PS
PS2
PS3
ETS
ETS1
CCC
Причина и следствие
Масштаб, доля и количество
Системы и модели систем
Энергия и материя
Структура и функция
EPCS
EPC1
EPC5
Видео демонстрация
Светлый ветер
Светлый ветер: Советы по обучению
Инструменты и материалы
9Инструменты и материалы
9Инструменты и материалы
- 9
- Красный светодиод высокой интенсивности
- Четыре ремесленные палочки
- Небольшой бумажный стаканчик для лопастей вентилятора
- Средняя чашка для основы
- Пистолет для горячего клея и клей
- Ножницы (не показаны)
- Сверлить
- Сверло, соответствующее размеру вала двигателя (мы используем AWG#50)
- Вентилятор или ветреный день
- Опционально: другие двигатели и светодиоды, соединительный провод, зажимы типа «крокодил».
.
Небольшой двигатель для хобби, 6-12 вольтСборка
- Разрежьте стороны маленькой чашки на четыре равные части. Удалите основание, чтобы создать четыре изогнутых элемента, которые будут лопастями ветрогенератора.
- Используйте горячий клей, чтобы соединить две палочки вместе в центре, чтобы они образовали знак плюс.
- Когда клей высохнет, просверлите небольшое отверстие размером с вал двигателя в центре палочки для рукоделия. Это послужит рамой для ваших лезвий (см. ниже).
- Приклейте по лезвию к каждому концу палочки, как показано на рисунке (щелкните, чтобы увеличить изображение). Конструкция лопасти оказывает наибольшее влияние на КПД ветрогенератора; это всего лишь один из способов сделать это. Не стесняйтесь пробовать материалы, отличные от чашки, чтобы построить что-то, что, по вашему мнению, лучше всего использует ветер, чтобы обеспечить наибольшее количество оборотов в секунду.
- Двигатель для хобби должен иметь два маленьких штыря, торчащих сзади, которые служат клеммами, к которым вы обычно подключаете источник питания. Вместо этого прикрепите светодиод к задней части двигателя, скрутив каждую ножку светодиода через разные клеммы на задней части двигателя. Правильная ориентация светодиода будет зависеть от того, вращаются ли лопасти по часовой стрелке или против часовой стрелки, поэтому вы узнаете, нужно ли вам переключить его, когда протестируете ветряк. Наденьте раму лезвия на вал двигателя (см. ниже).
- Приклейте один конец каждой из двух других палочек для рукоделия по обе стороны от большей чашки, чтобы сделать подставку, которая удерживает двигатель над чашкой, как палочки для еды. Приклейте другие концы палочек непосредственно к противоположным сторонам двигателя, чтобы закрепить его на месте. Убедитесь, что двигатель расположен так, что подставка не препятствует свободному вращению лезвий.
Это послужит рамой для ваших лезвий (см. ниже). 
ниже).Действия и уведомления
Проверьте свой ветрогенератор с вентилятором или в ветреный день. Можете ли вы генерировать достаточно энергии, чтобы зажечь светодиод?
Примечание. Светодиоды работают только в одном направлении в цепи. Ваш двигатель будет выдавать постоянный ток, но он может быть в направлении, обратном тому, которое нужно вашему светодиоду. Если у вас возникли проблемы с загоранием светодиода, попробуйте переключить провода, чтобы убедиться, что они подключены в правильной ориентации.
Что происходит?
Генератор – это устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую. Это противоположно тому, как работает двигатель, который использует электричество для создания движения. В этом упражнении используется хобби-двигатель в обратном направлении для создания электрического тока. Прикрепив лопасти к двигателю, можно использовать ветер для обеспечения двигателя механической энергией, чтобы он работал как генератор и снабжал электричеством. Этот электрический выход можно измерить с помощью мультиметра, но светодиод обеспечивает легкое считывание, которое показывает, что мощность вырабатывается. Этот простой ветрогенератор представляет собой модель ветряных турбин, используемых для выработки электроэнергии по всему миру. Хотя они работают в большем масштабе, они используют одни и те же физические принципы для преобразования энергии ветра в электричество.
Дальше
Эта закуска представляет собой базовый шаблон для создания ветряного генератора, но есть много возможностей для разработки лучшего проекта.
Какие коррективы вы можете внести в общий дизайн, чтобы решить эти проблемы:
- При использовании высоковольтного двигателя ветрогенератор должен легко зажечь красный светодиод с комнатным вентилятором. Можете ли вы разработать генератор, который работает с двигателем 3-5 В?
- Некоторые ветрогенераторы позволяют вращать раму лопастей, чтобы оптимизировать ее положение в зависимости от направления ветра. Можете ли вы спроектировать стенд, который будет превращаться в ветер?
При тестировании вашей конструкции полезно сделать части ветрогенератора модульными, чтобы их можно было легко заменять и заменять. Например, вы можете использовать зажимы типа «крокодил» или соединительный провод, чтобы упростить замену светодиода при тестировании различных нагрузочных устройств. Можете ли вы разработать простой способ тестирования различных лопастей ветра?
Советы для преподавателей
В зависимости от крутящего момента вашего двигателя и интенсивности вашего светодиода, может быть трудно увидеть включение света.