Sådan bygger du din egen vindgenerator: konstruktion, funktionsprincip + de bedste gør-det-selv-projekter

Det er svært ikke at bemærke, hvor meget stabiliteten af elforsyningen til landejendomme adskiller sig fra forsyningen af bygninger og virksomheder i byerne. Indrøm, at du som ejer af et privat hus eller et sommerhus mere end én gang har oplevet strømafbrydelser, de tilhørende gener og skader på udstyr.

De nævnte negative situationer og deres konsekvenser vil ikke længere gøre livet surt for naturelskere. Og det med minimal arbejds- og pengeindsats. Du skal blot bygge en vindgenerator, hvilket vi beskriver detaljeret i denne artikel.

Vi har i detaljer beskrevet, hvordan man kan bygge et system, der er nyttigt i husstanden, og som gør dig uafhængig af energiforsyningen. Ved at følge vores råd kan selv en uerfaren gør-det-selv-mand bygge en vindgenerator selv. Det praktiske apparat kan hjælpe med at reducere daglige udgifter betydeligt.

Lovligheden af at installere en vindgenerator

Alternative energikilder er drømmen for enhver sommerhusejer eller boligejer, hvis grund ligger langt fra de centrale net. Men når vi får elregningerne fra bylejligheden og ser på de stigende takster, går det op for os, at en vindgenerator til husholdningsbrug ikke ville være af vejen.

Efter at have læst denne artikel vil du måske gøre din drøm til virkelighed.

En vindgenerator – er en fremragende løsning til at forsyne et landsted med elektricitet. I nogle tilfælde er installationen desuden den eneste mulige udvej.

For ikke at spilde penge, kræfter og tid, lad os slå fast: Er der nogen eksterne forhold, der kan skabe forhindringer for os under driften af vindgeneratoren?

Til at forsyne et sommerhus eller en lille hytte med elektricitet er en lille vindenergienhed tilstrækkelig, med en effekt på max 1 kW. Sådanne enheder er i Rusland sidestillet med husholdningsapparater. Deres installation kræver ingen certifikater, tilladelser eller yderligere godkendelser.

For at afgøre, om det er hensigtsmæssigt at installere en vindgenerator, skal du undersøge vindenergipotentialet på det specifikke sted (klik for at forstørre).

Der er ingen beskatning af elproduktion, der bruges til egne husbehov. Derfor kan man roligt installere en lille vindmølle og producere gratis elektricitet uden at betale nogen skat til staten.

I øvrigt bør man for en sikkerheds skyld undersøge, om der er nogen lokale regulativer vedrørende individuel energiforsyning, der kunne skabe hindringer for installation og drift af denne enhed.

Vindmøller, der kan dække de fleste behov i en gennemsnitlig landbrugsvirksomhed, kan ikke give anledning til klager, heller ikke fra naboer.

Dine naboer kan fremsætte krav, hvis de oplever gener i forbindelse med driften af vindmøllen. Glem ikke, at vores rettigheder slutter, hvor andres rettigheder begynder.

Derfor skal man ved køb eller hjemmelavet vindgenerator til hjemmet være meget opmærksom på følgende parametre:

• Mastehøjde. Ved samling af vindgeneratoren skal man tage hensyn til højdebegrænsninger for individuelle konstruktioner, som findes i en række lande, samt placeringen af din egen grund. Vær opmærksom på, at bygninger tæt på broer, lufthavne og tunneller, der er højere end 15 meter, er forbudt.
• Støj fra gear og vinger. Støjparametrene kan fastslås ved hjælp af et specialinstrument, og måleresultaterne kan derefter dokumenteres. Det er vigtigt, at de ikke overstiger de fastsatte støjnormer.
• Luftbårne forstyrrelser. Ideelt set bør der ved opførelsen af vindmøllen være indbygget beskyttelse mod at skabe tv-forstyrrelser på steder, hvor din enhed kan forårsage sådanne problemer.
• Krav fra miljømyndigheder. Denne organisation kan kun hindre dig i at drive anlægget, hvis det forstyrrer trækfuglenes migration. Men det er usandsynligt.

Når du selv bygger og installerer enheden, skal du være opmærksom på disse punkter, og ved køb af et færdigt produkt skal du være opmærksom på parametrene i dets datablad. Det er bedre at sikre sig på forhånd end at ærgre sig bagefter.

Princippet bag vindkraftanlæg

En vindgenerator eller vindelektrisk installation (VEU) er en enhed, der bruges til at omdanne vindstrømmens kinetiske energi til mekanisk energi. Den opnåede mekaniske energi roterer rotoren og omdannes til den elektriske form, vi har brug for.

Driftsprincip og opbygning af en kinetisk vindmølle er detaljeret beskrevet i den artikel, som vi anbefaler du læser.

VEU består af:

• blade, der danner en propel,
• en roterende turbine rotor,
• generatorens akse og selve generatoren,
• en inverter, der omdanner vekselstrøm til jævnstrøm, som bruges til at oplade batterier,
• et batteri.

Princip i vindmøller er enkelt. Under rotationen af rotoren dannes en trefaset vekselstrøm, som derefter passerer gennem en controller og oplader et jævnstrømsbatteri. Derefter omdanner inverteren strømmen, så den kan bruges til at forsyne belysning, radio, tv, mikrobølgeovn og så videre.

Den detaljerede opbygning af en vindgenerator med vandret rotationsakse giver en god forståelse af, hvilke elementer der bidrager til omdannelsen af kinetisk energi til mekanisk og derefter til elektrisk energi.

Overordnet set fungerer en vindgenerator af enhver type og konstruktion således: under rotation opstår der tre typer kraftpåvirkning på bladene: bremsende, impuls- og løftekraft.

Dette diagram over vindmøllens funktion viser, hvad der sker med den elektricitet, der produceres af vindgeneratoren: en del lagres, og den anden del – forbruges.

De to sidste kræfter overvinder bremsekraften og sætter svinghjulet i gang. På generatorens stationære del skaber rotoren et magnetfelt, så den elektriske strøm løber gennem ledningerne.

Klassificering af generatorer til energiproduktion

Der er flere kriterier, som vindkraftanlæg klassificeres efter. Hvordan man vælger den optimale enhed til en ejendom uden for byen, beskrives i detaljer i en af de mest populære artikler på vores hjemmeside.

Så vindmøller adskiller sig efter:

• antallet af blade i propellen;
• materialer til fremstilling af blade;
• placeringen af rotationsaksen i forhold til jordoverfladen;
• propellens stigning.

Der findes modeller med én, to, tre blade og flerbladede.

Produkter med et stort antal blade begynder at rotere selv ved let vind. De bruges normalt i opgaver, hvor selve rotationsprocessen er vigtigere end at få elektricitet. For eksempel til at pumpe vand op fra dybe brønde.

Det viser sig, at vindgeneratorens blade ikke kun kan laves af hårde materialer, men også af overkommeligt stof.

Bladene kan være sejl-type eller stive. Sejlsprodukter er meget billigere end de stive, som er lavet af metal eller glasfiber. Men de skal repareres meget ofte: de er ikke holdbare.

Hvad angår placeringen af rotationsaksen i forhold til jordoverfladen, skelner man mellem lodrette vindmøller og vandrette modeller. Også her har hver variant sine fordele: lodrette reagerer mere følsomt på hvert vindpust, mens vandrette er kraftigere.

Vindgeneratorer opdeles efter stigningsegenskaber i modeller med fast og variabel stigning. Variabel stigning gør det muligt at øge rotationshastigheden betydeligt, men sådan en enhed har en kompleks og massiv konstruktion. Vindmøller med fast stigning er enklere og mere pålidelige.

Rotor-type vindkraftanlæg

Lad os se på, hvordan man selv laver en simpel vindmølle med lodret rotationsakse af rotortype. En sådan model kan sagtens dække elbehovet for et havehus, diverse udhuse samt belyse haveområdet og havestierne i mørket.

Vingerne på denne rotortype-installation med lodret rotationsakse er tydeligvis lavet af elementer skåret ud af en metaltønde.

Vores mål er at fremstille en vindmølle, hvis maksimale effekt vil være 1,5 kW.

Til dette har vi brug for følgende komponenter og materialer:

• bilgenerator på 12 V;
• gel- eller blysyrebatteri på 12 V;
• halvtæt kontakt af typen «knap» til 12 V;
• omformer 700 W – 1500 W og 12V – 220V;
• spand, stor gryde eller anden rummelig beholder af rustfrit stål eller aluminium;
• bilrelæ til kontrollampe for opladning eller batteriopladning;
• bilvoltmeter (kan være et hvilket som helst);
• bolte med møtrikker og skiver;
• ledninger med tværsnit 4 mm² og 2,5 mm²;
• to klemmer til fastgørelse af generatoren på masten.

Under arbejdet får vi brug for en vinkelsliber eller metalsaks, byggeblyant eller markør, målebånd, bidetænger, bor, boremaskine, nøgler og skruetrækker.

En controller til det elproducerende system kan også samles selv. Reglerne og fremstillingsskemaerne for controller til vindmølle præsenteres i en artikel, som vi anbefaler at læse.

Første trin i opbygningen af anlægget

Fremstillingen af den hjemmelavede vindmølle begynder med at tage en stor cylindrisk metalbeholder. Normalt bruges en gammel kedel, spand eller gryde til dette formål. Den vil være grundlaget for vores fremtidige vindkraftanlæg.

Ved hjælp af målebånd og byggeblyant (markør) markerer vi: deler beholderen i fire lige store dele.

Når du laver snit i overensstemmelse med anvisningerne i teksten, må du under ingen omstændigheder skære metallet helt igennem

Metallet skal skæres. Til dette kan du bruge en vinkelsliber. Den bør ikke bruges til at skære i beholdere af galvaniseret stål eller malet blik, fordi den type metal altid bliver overophedet. I sådanne tilfælde er det bedre at bruge en saks. Skær vingerne ud, men skær dem ikke helt igennem.

Varianter, diagrammer og anbefalinger til fremstilling af forskellige modeller af vinger til vindgenerator finder du i den artikel, vi anbefaler.

Samtidig med at vi fortsætter arbejdet med beholderen, ombygger vi generatorens remskive. I bunden af den tidligere gryde og i remskiven skal der markeres og bores huller til bolte. Arbejdet på dette trin skal udføres med største omhu: alle huller skal være symmetrisk placeret for at undgå ubalance under rotationen af anlægget.

Sådan ser vingerne ud i endnu en konstruktion med lodret rotationsakse. Hver vinge fremstilles separat og monteres derefter i den samlede enhed.

Bøj vingerne, så de ikke stikker for meget ud. Når vi udfører denne del af arbejdet, skal vi helt sikkert tage højde for, hvilken retning generatoren vil dreje.

Normalt er rotationsretningen med uret. Vingernes bøjningsvinkel påvirker det areal, der påvirkes af luftstrømmene, og propellerens rotationshastighed.

Nu skal spanden med de forberedte blade fastgøres på remskiven. Vi monterer generatoren på masten og fastgør den med klemmer. Der er kun tilbage at tilslutte ledningerne og samle kredsløbet. Forbered dig på at notere forbindelsesskemaet, ledningernes farver og kontaktmærkningen. Senere vil det helt sikkert være nyttigt. Vi fikserer ledningerne på enhedens mast.

Denne tegning indeholder detaljerede anbefalinger til samling af den overordnede konstruktion og et generelt billede af enheden allerede samlet og klar til drift.

For at tilslutte batteriet skal du bruge ledninger med et tværsnit på 4 mm². Det er tilstrækkeligt at tage et stykke på 1 meter. Det er nok.

Og for at tilslutte en belastning til netværket, som f.eks. omfatter lys- og elektriske apparater, er ledninger med et tværsnit på 2,5 mm² tilstrækkelige. Vi installerer en inverter (omformer). Til dette skal der også bruges en ledning på 4 mm².

Fordele og ulemper ved rotor-vindmøllen

Hvis du har gjort alt omhyggeligt og systematisk, vil denne vindgenerator fungere succesfuldt. Der vil ikke opstå nogen problemer under driften.

Hvis du bruger en omformer på 1000 W og et batteri på 75 Ah, vil denne installation forsyne både videoovervågningsudstyr, alarmsystemer og endda gadebelysning med elektricitet.

Fordelene ved denne model er:

• økonomisk;
• elementer kan nemt udskiftes med nye eller repareres;
• ingen særlige driftsbetingelser er nødvendige;
• driftssikker;
• giver fuld akustisk komfort.

Der er også ulemper, men ikke så mange: denne enheds ydeevne er ikke særlig høj, og den har en betydelig afhængighed af pludselige vindstød. Luftstrømme kan simpelthen rive den improviserede propel af.

For præcist at vælge den vindgeneratormodel, der har den nødvendige effekt, anbefaler vi inden arbejdet påbegyndes at foretage en beregning ved hjælp af formlerne i den anbefalede artikel.

Samling af et aksialt vindkraftanlæg med neodymmagneter

Da neodymmagneter først for nylig er dukket op i Rusland, er aksiale vindgeneratorer med jernløse statorer også først blevet fremstillet for nylig.

Fremkomsten af magneterne skabte en voldsom efterspørgsel, men gradvist blev markedet mættet, og prisen på denne vare begyndte at falde. Den blev tilgængelig for gør-det-selv-folk, som straks tilpassede den til deres forskellige behov.

Aksialt vindkraftanlæg med neodymmagneter og vandret rotationsakse – en mere kompleks konstruktion, der kræver ikke kun færdigheder, men også visse kundskaber.

Hvis du har en nav fra en gammel bil med bremseskiver, så tager vi den som grundlag for den fremtidige aksiale generator.

Det antages, at denne del ikke er ny, men allerede har været i brug. I så fald skal den skilles ad, lejerne kontrolleres og smøres, og aflejringer og al rust skal fjernes grundigt. Glem ikke at male den færdige generator.

Nav med bremseskiver fås som regel af gør-det-selv-folk som en af komponenterne fra en gammel bil, der er endt på skroten, og har derfor brug for en grundig rengøring.

Placering og fastgørelse af magneter

Neodymmagneter skal limes fast på rotorskiverne. Til vores arbejde tager vi 20 magneter på 25x8 mm.

Selvfølgelig kan man også bruge et andet antal poler, men man skal overholde følgende regler: antallet af magneter og poler i en enfaset generator skal være det samme, men hvis det drejer sig om en trefaset model, skal forholdet mellem poler og spoler være 2/3 eller 4/3.

Når magneterne placeres, skiftes polerne. Det er vigtigt ikke at lave en fejl. Hvis du ikke er sikker på, at du placerer elementerne korrekt, så lav en skabelon eller afmærk sektorerne direkte på selve skiven.

Hvis du har et valg, så køb hellere rektangulære magneter frem for runde. I rektangulære modeller er magnetfeltet koncentreret langs hele længden, mens det i runde er i midten.

Modstående magneter skal have forskellige poler. Du kan ikke forveksle dem, hvis du markerer dem med minus- eller plustegn med en tusch. For at bestemme polerne, tag magneterne og hold dem mod hinanden.

Hvis overfladerne tiltrækker hinanden, sæt et plus på dem, hvis de frastøder, marker dem med minuser. Ved placering af magneter på skiverne skal du skifte polerne.

Magneterne er installeret med overholdelse af reglen om vekslende poler, og langs yder- og inderkanten er der anbragt kanter af modellervoks: produktet er klar til at blive støbt med epoxyharpiks.

For at sikre magnetens fastgørelse skal man bruge en kvalitetslim, der er så stærk som muligt.

For at øge fastgørelsens pålidelighed kan man bruge epoxyharpiks. Det skal blandes som angivet i instruktionerne, og hældes over skiven. Harpiksen skal dække skiven helt, men ikke løbe af. For at forhindre, at den løber af, kan man vikle skiven ind i tape eller lave midlertidige modellervoksbarrierer langs kanten af polymerstrimmel.

Enfasede og trefasede generatorer

Hvis man sammenligner en enfaset og en trefaset stator, vil sidstnævnte være bedre. En enfaset generator vibrerer under belastning. Årsagen til vibrationen er forskellen i strømamplituden, der opstår på grund af den ikke-konstante afgivelse over tid.

En trefaset model har ikke denne ulempe. Den har konstant effekt på grund af faser, der kompenserer hinanden: når strømmen stiger i den ene, falder den i den anden.

Efter testresultaterne er ydelsen af trefasemodellen næsten 50% større end den tilsvarende for enkeltfasemodellen. En yderligere fordel ved denne model er, at fraværet af unødvendig vibration øger den akustiske komfort, når enheden kører under belastning.

Det vil sige, at trefasegeneratoren næsten ikke brummer under drift. Når vibrationen reduceres, stiger enhedens levetid logisk set.

I kampen mellem trefase- og enfaseenheder vinder trefaseenheden altid, fordi den ikke brummer så meget under drift og holder længere end enfaseenheden.

Regler for opvikling af spoler

Hvis du spørger en specialist, vil han sige, at før du vikler spolerne, skal du lave en grundig beregning. En praktiker vil stole på sin intuition i denne sag.

Vi valgte en ikke alt for hurtig generatormodel. Hos os skal opladningsprocessen for et 12-volts batteri starte ved 100-150 omdrejninger per minut. Sådanne udgangsdata kræver, at det samlede antal vindinger på alle spoler er 1000-1200 stk. Dette tal skal vi fordele mellem alle spoler og bestemme, hvor mange vindinger der skal være på hver.

En vindmølle ved lave omdrejninger kan være kraftigere, hvis antallet af poler øges. Svingningsfrekvensen af strømmen i spolerne vil dermed stige. Hvis der bruges en ledning med større tværsnit til vikling af spolerne, falder modstanden, og strømstyrken stiger. Glem ikke det faktum, at højere spænding kan 'æde' strøm på grund af viklingens modstand.

Viklingsprocessen kan gøres lettere og mere effektiv ved at bruge en speciel lille maskine til formålet.

Det er slet ikke nødvendigt at gøre sådan en rutinepræget proces som vikling af spoler i hånden. Lidt snilde og en fremragende lille maskine, der nemt klarer viklingen, er allerede på plads.

Tykkelsen og antallet af magneter placeret på skiverne har stor indflydelse på ydeevnen af hjemmelavede generatorer. Den samlede effekt kan beregnes ved at vikle en spole og derefter dreje den i generatoren. Fremtidens generatoreffekt bestemmes ved at måle spændingen ved specifikke omdrejninger uden belastning.

Lad os give et eksempel. Ved en modstand på 3 ohm og 200 omdrejninger per minut fås 30 volt. Hvis vi trækker 12 volt batterispænding fra dette resultat, får vi 18 volt. Vi dividerer dette resultat med 3 ohm og får 6 ampere. De 6 ampere vil så gå til batteriet. Selvfølgelig har vi ikke taget højde for tab i ledninger og i diodebroen: det faktiske resultat vil være lavere end det beregnede.

Normalt laves spoler runde. Men hvis man strækker dem lidt, får man mere kobber i sektoren, og vindingerne bliver lige. Hvis man sammenligner magnetens størrelse og spolernes indvendige diameter, skal de passe til hinanden, eller magnetens størrelse kan være lidt mindre.

Færdige spoler skal passe i størrelsen til magneterne: de skal være lidt større end magneterne eller lige så store.

Tykkelsen på statoren, som vi laver, skal passe korrekt i forhold til magneternes tykkelse. Hvis statoren gøres større ved at øge antallet af vindinger i spolerne, vil mellemrummet mellem skiverne vokse, og magnetfluxen mindskes. Resultatet kan blive: der dannes samme spænding, men på grund af den øgede modstand i spolerne får vi mindre strøm.

Til at lave en form til statoren bruges krydsfiner. Dog kan sektorerne til spolerne markeres på papir med modellervoks som kant.

Hvis man lægger glasfibervæv oven på spolerne i bunden af formen, øges produktets styrke. Før påføring af epoxyharpiks skal formen smøres med vaseline eller voks, så harpiksen ikke sætter sig fast i formen. Nogle bruger tape eller film i stedet for smøremiddel.

Spolerne fastgøres ubevægeligt til hinanden. Samtidig føres faseenderne ud. De seks ledninger, der føres ud, skal forbindes i stjerne- eller trekantforbindelse. Ved at dreje den samlede generator med hånden tester man den. Hvis spændingen er 40 V, vil strømstyrken være ca. 10 ampere.

Endelig samling af enheden

Længden på den færdige mast skal være ca. 6-12 meter. Med disse parametre skal dens fundament være betonstøbt. Selve vindmøllen fastgøres på toppen af masten.

For at kunne komme til den i tilfælde af nedbrud, skal der i mastens fundament indarbejdes en speciel beslag, der gør det muligt at hæve og sænke røret ved hjælp af en håndspil.

Masten rager højt op med den fastgjorte vindgenerator, men den forudseende håndværker har lavet en speciel anordning, der gør det muligt at sænke konstruktionen til jorden om nødvendigt.

For at fremstille skruen kan man bruge et PVC-rør med diameter 160 mm. Det vil blive brugt til at skære en to meter lang propel bestående af seks blade ud af overfladen. Det er bedst selv at udvikle bladenes form empirisk. Målet er at øge drejningsmomentet ved lave omdrejninger.

Propelbladet skal beskyttes mod for kraftig vind. Til at løse dette problem bruger man en foldbar hale. Den producerede energi lagres i batterier.

Til vores læseres opmærksomhed har vi præsenteret to varianter af vindgeneratorer, der er bygget selv og tilsluttet 220 V, som er særligt populære ikke kun hos ejere af landejendomme, men også hos almindelige sommerhusejere.

Begge vindmøllemodeller er effektive på hver deres måde. De kan især vise gode resultater i steppeområder med hyppige og stærke vinde. De er effektive nok til at blive brugt til alternativ opvarmning af hjemmet og til el-forsyning. Og det er ikke så svært at konstruere dem selv.

Konklusioner og nyttig video om emnet

I denne video gives et eksempel på en vindmølle med vandret rotationsakse. Forfatteren forklarer detaljeret nuancerne i konstruktionen af den selvbyggede installation, gør seerne opmærksomme på fejl, der kan begås under selvbygningen af vindgeneratoren, og giver praktiske råd.

Bemærk, at det ikke er så let at nå enheden, der er hævet op i en betydelig højde. Det vil sandsynligvis være problematisk at flytte en sådan vindmølle. Derfor vil en sammenklappelig mastkonstruktion i dette tilfælde være en god idé.

I denne video præsenteres en rotors vindmølle med lodret rotationsakse. Installationen er placeret lavt, er originalt udført og har høj følsomhed: selv en svag vind sætter enhedens blade i bevægelse.

Hvis du bor i et område, hvor vind ikke er sjælden, kan brugen af netop denne alternative energikilde være mest effektiv for dig. De givne eksempler på selvbygning af vindmøller beviser, at det ikke er så svært at lave dem selv. Vindenergi er en alment tilgængelig og vedvarende ressource, som kan og bør bruges.

Vi inviterer besøgende på webstedet, der er interesseret i artiklens emne, til at give deres mening i kommentarerne og stille spørgsmål, der er opstået under læsningen af materialet.