создание самодельного ветряка, его преимущества и недостатки
Создание ветрогенератора
Создание ветрогенератора не обязательно означает изготовление крупного и мощного комплекса, способного обеспечивать электроэнергией целый дом или группу потребителей. Можно изготовить небольшой ветряк, представляющий собой, по сути, действующую модель серьезной установки. Целью такого мероприятия может быть:
- Ознакомление с основами ветроэнергетики.
- Совместные обучающие занятия с детьми.
- Экспериментальный образец, предваряющий строительство крупной установки.
Создание такого ветряка не потребует использования большого количества материалов или инструментов, можно обойтись подручными средствами. Рассчитывать на выработку серьезных объемов энергии не приходится, но для питания небольшого светильника на светодиодах может хватить. Основная проблема, существующая при создании небольших ветряков — это генератор. Его сложно создать самостоятельно, поскольку размеры устройства невелики. Проще всего использовать небольшой электродвигатель, позволяющий использовать его в режиме генератора.
Самодельный ветряк на основе шагового двигателя
Чаще всего, при изготовлении маломощных ветрогенераторов используют шаговые электродвигатели. Особенность их конструкции состоит в наличии нескольких обмоток. Обычно, в зависимости от размера и назначения, изготавливают двигатели с 2, 4 или 8 обмотками (фазами). При подаче напряжения на них по очереди вал соответственно поворачивается на определенный угол (шаг).
Преимущество шаговых двигателей заключается в способности производить достаточно большой ток при низких скоростях вращения. На генератор из шагового двигателя можно установить крыльчатку без всяких промежуточных устройств — передач, редукторов и т.п. Выработка электроэнергии будет производиться с такой же эффективностью, как и на устройствах другой конструкции с использование повышающих передач.
Разница в скоростях весьма существенная — для получения такого же результата, например, на коллекторном двигателе, потребуется скорость вращения в 10 или 15 раз больше.
Считается, что с помощью генератора из шагового двигателя можно заряжать аккумуляторы или батареи мобильных телефонов, но на практике положительные результаты отмечаются крайне редко. В основном, получаются источники питания для небольших светильников.
К недостаткам шаговых двигателей можно отнести значительное усилие, необходимое для начала вращения. Это обстоятельство снижает чувствительность всей ветроустановки к слабым ветрам, что можно несколько скорректировать путем увеличения площади и размаха лопастей.
Отыскать такие двигатели можно в старых дисководах для гибких носителей, в сканерах или принтерах. Как вариант, можно приобрести новый двигатель, если в запасе нужного устройства не окажется. Для большего эффекта следует выбирать более крупные двигатели, они способны выдавать достаточно большое напряжение, чтобы его можно было как-то использовать.
Ветрогенератор из деталей от принтера
Один из подходящих вариантов — использование шагового двигателя от принтера. Его можно извлечь из вышедшего из строя старого устройства, в каждом принтере как минимум два таких двигателя. Как вариант, можно приобрести новый, не бывший в эксплуатации. Он способен вырабатывать мощность около 3 ватт даже при слабом ветре, типичном для большинства регионов России. Напряжение, которое может быть достигнуто, составляет 12 и более В, что позволяет рассматривать устройство как возможность зарядки аккумуляторов.
Шаговый двигатель выдает переменное напряжение.
Для пользователя необходимо прежде всего выпрямить его. Потребуется создать диодный выпрямитель, для чего потребуется по 2 диода на каждую катушку. Можно и напрямую подключить светодиод к выводам катушки, при достаточной скорости вращения этого хватит.
Крыльчатку ротора проще всего установить прямо на вал двигателя. Для этого надо изготовить центральную часть, способную плотно усаживаться на вал. Доя усиления фиксации крыльчатки необходимо просверлить отверстие и нарезать в нем резьбу. Впоследствии в него буде завинчиваться стопорный винт.
Для изготовления лопастей обычно используют полипропиленовые канализационные трубы или иные подходящие материалы. Главным условием является малый вес и достаточная прочность, поскольку лопасти иногда набирают вполне приличную скорость. Использование ненадежных материалов может создать нежелательную ситуацию, когда крыльчатка разваливается на ходу.
Лопасти
Обычно изготавливают по 2 лопасти, но можно сделать и большее количество. Необходимо помнить, что большая площадь лопастей повышает КИЭВ ветряка, но параллельно с этим увеличивается фронтальная нагрузка на крыльчатку, передающаяся валу двигателя. Изготовление маленьких лопастей также не рекомендуется, поскольку они не смогут преодолеть залипание вала при старте вращения.
Для возможности вращения ветряка вокруг вертикальной оси надо сделать специальный узел. Сложность в этом заключается в необходимости обеспечить неподвижность кабеля, идущего от генератора. Поскольку устройство имеет, скорее, декоративное назначение, обычно подходят к вопросу проще — устанавливают потребитель прямо на корпусе генератора, исключая присутствие длинного кабеля.
В противном случае придется монтировать систему наподобие щеточного коллектора, что нерационально и требует большого количества времени.
Мачта
Собранный ветряк необходимо установить на мачту высотой как минимум 3 метра. Потоки ветра у поверхности земли имеют нестабильное направление, вызванное турбулентностью. Подъем на некоторую высоту поможет получить более равномерные потоки. Для самостоятельной установки на ветер по оси вращения устанавливают хвостовой стабилизатор, играющий роль флюгера. Он делается из любого куска пластмассы, алюминиевой пластинки или иного подручного материала.
Рекомендуемые товары
Ветряк из шагового двигателя
В качестве генератора на ветряк подойдет шаговый двигатель (ШД) для принтера. Даже при небольшой скорости вращения он вырабатывает мощность около 3 Вт. Напряжение может подниматься выше 12 В, что дает возможность заряжать небольшой аккумулятор.
к содержанию ↑Принципы использования
Характерная для российского климата турбулентность ветра в приземных слоях приводит к постоянным изменениям его направления и интенсивности. Ветрогенераторы больших размеров, мощность которых превышает 1 Квт будут инерционными. В результате они не успеют полностью раскрутиться при смене направления ветра. Этому также мешает момент инерции в плоскости вращения. Когда боковой ветер действует на работающий ветряк, он испытывает огромные нагрузки, которые могут привести к его быстрому выходу из строя.
Целесообразно применять ветрогенератор малой мощности, изготовленный своими руками, имеющий незначительную инерционность. С их помощью можно заряжать маломощные аккумуляторы мобильных телефонов или использовать для освещения дачи светодиодами.
В дальнейшем лучше ориентироваться на потребителей, нетребующих преобразования вырабатываемой энергии, например, для подогрева воды. Нескольких десятков ватт энергии вполне может хватить для поддерживания температуры горячей воды или для дополнительного подогрева системы отопления, чтобы она не перемерзала зимой.
Электрическая часть
Генератором в ветряк можно устанавливать шаговый двигатель (ШД) для принтера.
Даже при небольшой скорости вращения он вырабатывает мощность около 3 Вт. Напряжение может подниматься выше 12 В, что дает возможность заряжать небольшой аккумулятор. Остальные генераторы эффективно работают при скорости вращения более 1000 об./мин, но они не подойдут, поскольку ветряк вращается со скоростью 200-300 об./мин. Здесь необходим редуктор, но он создает дополнительное сопротивление и к тому же имеет высокую стоимость.
В генераторном режиме у шагового двигателя вырабатывается переменный ток, который легко преобразовать в постоянный, используя пару диодных мостов и конденсаторы. Схему легко собрать своими руками.
Установив за мостами стабилизатор, получим постоянное выходное напряжение. Для визуального контроля можно еще подключить светодиод. Чтобы уменьшить потери напряжения для его выпрямления применяются диоды Шоттки.
В дальнейшем можно будет создать ветряк с более мощным ШД. Такой ветрогенератор будет обладать большим моментом трогания. Проблему можно устранить, отключая нагрузку во время пуска и при малых оборотах.
к содержанию ↑Как сделать ветрогенератор
Лопасти можно изготовить своими руками из трубы ПВХ. Нужная кривизна подбирается, если взять ее с определенным диаметром. Заготовку лопасти рисуют на трубе, а затем вырезают отрезным диском. Размах винта составляет около 50 см, а ширина лопастей — 10 см. После следует выточить втулку с фланцем под размер вала ШД.
Она насаживается на вал двигателя и крепится дополнительно винтами, а к фланцам крепятся пластиковые лопасти. На фото изображено две лопасти, но можно сделать четыре, прикрутив еще две аналогичные под углом 90º. Для большей жесткости под головки винтов следует установить общую пластину. Она плотней прижмет лопасти к фланцу.
Изделия из пластика долго не служат. Продолжительный ветер со скоростью более 20 м/с такие лопасти не выдержат.
Далее нужно произвести балансировку. Это делается своими руками: от концов лопастей отрезаются кусочки пластика. Угол их наклона можно изменить посредством нагрева и изгиба.
Генератор вставляется в кусок трубы, к которому он крепится болтами.
К трубе с торца крепится флюгер, представляющий собой ажурную и легкую конструкцию из дюралюминия. Ветрогенератор держится на приваренной вертикальной оси, которая вставляется в трубу мачты с возможностью вращения. Под фланец можно установить упорный подшипник или полимерные шайбы, снижающие трение.
У большей части конструкций ветряк содержит выпрямитель, который крепится к подвижной части. Это делать нецелесообразно из-за увеличения инерционности. Электрическую плату вполне можно разместить внизу, а к ней вывести вниз провода от генератора. Обычно с шагового двигателя выходит до 6 проводов, соответствующих двум катушкам. Для них нужны токосъемные кольца для передачи электроэнергии от подвижной части. На них довольно сложно установить щетки. Механизм токосъема может оказаться сложней, чем сам ветрогенератор. Еще было бы лучше разместить ветряк так, чтобы вал генератора располагался вертикально. Тогда провода не будут заплетаться вокруг мачты. Такие ветрогенераторы сложней, но зато уменьшается инерционность. Коническая передача здесь будет в самый раз. При этом можно увеличить обороты вала генератора, подобрав необходимые шестерни своими руками.
Закрепив ветряк на высоте 5-8 м, можно начинать проводить испытания и собирать данные о его возможностях, чтобы в дальнейшем установить более совершенную конструкцию.
В настоящее время становятся популярными вертикально-осевые ветрогенераторы.
Некоторые конструкции хорошо выдерживают даже ураганы. Хорошо себя зарекомендовали комбинированные конструкции, работающие при любом ветре.
к содержанию ↑Заключение
Маломощный ветрогенератор надежно работает из-за малой инерционности. Его легко изготавливают в домашних условиях и используют преимущественно для подзарядки небольших аккумуляторов.
Он может пригодиться в загородном доме, на даче, в походе, когда возникают проблемы с электричеством.
Оцените статью:
Загрузка…Поделитесь с друзьями:
Генератор для велосипеда из шагового двигателя
Шаговый двигатель это не только мотор приводящий в действие всевозможный устройства (принтер, сканер и т.п), но и неплохой генератор ! Основным достоинством такого генератора является то, что ему не нужны большие обороты. Иными словами, даже при небольших оборотах шаговый двигатель вырабатывает достаточно много энергии. То есть обычному велосипедному генератору требуются начальные обороты до того пока фонарь не начнет светить ярким светом.
Этот недостаток пропадает при использовании шагового двигателя.
В свою очередь шаговый двигатель обладает и рядом недостатков. Основным из них является большое магнитное залипание.
Ну да ладно. Для начала нам необходимо найти шаговый двигатель. Тут работает правило: Чем двигатель больше – тем лучше.
Здесь я представлю вам пару вариантов крепления и пару вариантов шагового двигателя.
Начнем с самого большого. Я выдрал его из плоттера для печати, это такой большой принтер. На вид двигатель выглядит довольно большим.
Перед тем как показать вам схему стабилизации и питания я хочу показать Вам метод крепления на Ваш велобайк.
Как видно из рисунка наш генератор прикручен ближе к оси колеса и вращается от дополнительного круга. Здесь нужна мысль и смекалка каждому из вас нужно самому придумать крепление и круг вращения, так как вариантов очень много.
Вот ещё один вариант с двигателем поменьше.
Детали:
Я думаю каждый из Вас при постройке выберет наиболее подходящий для него вариант.
Ну а теперь время пришло поговорить о фонарях и цепях питания. Естественно все фонари – светодиодные.
Схема выпрямления обычная : блок выпрямительных диодов, пару конденсаторов большой ёмкости и стабилизатор напряжения.
Обычно из шагового двигателя выходит 4 проводе, соответствующие двум катушкам. Поэтому на рисунке два выпрямительных блока.
Наш генератор способен вырабатывать до 50 вольт напряжения на больших оборотах, поэтому конденсаторы надо брать на напряжение не ниже 50.
А стабилизатор на напряжение 5-6 вольт.
Чем же хороша наша самоделка?! – Дело в том что даже при трогании с места наш фонарь ярко светит! И в процессе движения не мелькает и не тухнет.
Вот и всё !
Ветрогенератор из шагового двигателя принтера
Научно-практическая конференция
«Старт в науку»
Выполнил обучающийся 8 класса
Стёпушкин Иван
Научный руководитель-учитель физики
Новиков М.
Н.с. Свищёвка
2016 год
№ стр.
Содержание ………………………………………………………………………. 2
1.Введение ……………………………………………………………………… 3-4
1.1 Обоснование актуальности темы научно-исследовательской работы .3
1.2 Практическая значимость научно-исследовательской работы ………3
1.3 Цель научно-исследовательской работы ……………………………3
1.4 История энергетики …………………………………………………… 4
2. Виды энергетики……………………………………………………………….5-6
2.1 Традиционная Энергетика…………………………………………………….5
2.2 Альтернативная энергетика……………………………………………………5-6
2.2.1 Оценка ветропотенциала в Российской Федерации. ……………….6
2.2.2 Солнечные и ветровые электростанции России……………………. .6
3. Постановка задачи. Расчёт устройства………………………………………… ..6-7
3.1 Выбор источника нетрадидионной энергетики………………………………………6
3.2.1 Ветрогенераторы с вертикальной осью…………………………………7
3.2.2 Ветрогенераторы с горизонтальной осью………………………………7
3.3 Механическая часть. Описание. Расчёт………………………………………….8
3.3.1 Описание устройства , Сборка…………………………………………..8
3.3.2 Расчёт мощности ветродвигателя………………………………………..8
3.4 Электрическая часть……………………………………………………………9-11
3.4.1 Выбор рабочей машины. Принцип действия генератора……………. ..9–10
3.4.2 Устройство и электрическая схема рабочей машины …………………10-11
3.4.3 Схема подключения к нагрузке………………………………………… .11
4. Область применения ветрогенератора………………………………………..12
5. Заключение………………………………………………………………………..13
6. Список использованной литературы…………………………………………14
7. Приложение
Наука – самое важное, самое прекрасное и нужное в жизни человека, она всегда была и будет высшим проявлением любви, только одною ею человек победит
природу и себя.
А.
П. Чехов
I.Введение
1.1 Обоснование актуальности темы научно- исследовательской работы
Мы живём в разных населённых пунктах Белинского и Каменского районов. Но проблемы у людей, проживающих там, общие, одна из них связана с электроснабжением. А читая публикации в газетах разного уровня, пришли к выводу, что эта проблема беспокоит почти все сельские поселения и не только Пензенской области. Я решил подробно изучить данный вопрос, и вот что я выяснил.
В сельском хозяйстве, в жилищно-коммунальном секторе расходуется большое количество электричества на поение животных и птицы, уход за ними, приготовления кормов, мойку доильной аппаратуры, посуды вследствие переработки продукции животноводства, полив приусадебных участков и на другие цели.
Электрификация и автоматизация объектов сельского хозяйства облегчает труд человека и повышают его производительность
1.2 Практическая значимость научно- исследовательской работы
В сёлах Пензенской области и других населённых пунктах за последние 20 лет произошли значительные изменения в быту и общественном устройстве; происходит урбанизация населения,- переезд в городскую местность. В малонаселённых пунктах системы электроснабжения относятся к потребителям III категории, в их работе наблюдаются пере-рывы , связанные с ремонтом линий электропередач, их отдалённостью от РЭС. Вследствие этого надёжность электроснабжения выступает на первый план.
1.3 Цель моего исследования – найти, рассчитать и построить модель автономного
источника электричества, который мог бы поддержать
некоторые объекты в работоспособном состоянии на период
отсутствия электроэнергии в сети.
1.4 История энергетики
Весь процесс исследования я разбил на 6 условных этапов (действий).Первый этап: я обратил внимание на историю энергетики и её эволюционное развитие.
История ветроэнергетики начинается с незапамятных времён. Энергия ветра вот уже более 6000 лет надежно и верно служит людям.
Начало.
Первые простейшие ветродвигатели применяли в глубокой древности в Египте и Китае. В Египте (около Александрии) сохранились остатки каменных ветряных мельниц барабанного типа, построенных ещё в II-I вв. до н. э. В 7 в. н. э. персы строили ветряные мельницы уже более совершенной конструкции – крыльчатые.
В древности для получения муки израильтяне, как и другие народы, мололи съедобные зерна «в жерновах». Ветряные мельницы использовались для размола зерна в Персии уже в 200-м году до н. э. Мельницы такого типа были распространены в исламском мире и в 13-м веке принесены в Европу крестоносцами.
До создания паровой машины Уатта-Ползунова основными источниками механической энергии были:
ветер, тягловые животные (рис.1) и вода (рис.2) , а после открытия Майклом Фарадеем в 1831 году
явления электромагнитной индукции,- наступил век пара и электричества.
После этого мир энергии разделился на так «называемую» традиционную и нетрадиционную (альтернативную) энергетику.
Второй этап: анализ двух видов энергетики.
2.Виды энергетики
2.1 Традиционная энергетика
Характерной чертой (Рис. 3) традиционной электроэнергетики является её давняя и хорошая освоенность, она прошла длительную проверку в разнообразных условиях эксплуатации. Основную долю электроэнергии во всём мире получают именно на традиционных электростанциях, их единичная электрическая мощность очень часто превышает 1000 Мвт. Основная часть электроэнергии производится в настоящее время на тепловых электростанциях (ТЭС), гидро (ГЭС) – и атомных электростанциях (АЭС). Если же происходит отключение электроэнергии от центральной линии электропередач, можно воспользоваться автономными источниками питания, обратившись к альтернативной энергетике.
2.2 Альтернативная энергетика
Большинство направлений нетрадиционной электроэнергетики (Рис 4) основаны на вполне традиционных принципах, но первичной энергией в них служат либо источники локального значения, например, ветряные, геотермальные, либо источники, находящиеся в стадии освоения, например,топливные элементы или источники, которые могут найти применение в перспективе, например термоядерная энергетика. Характерными чертами нетрадиционной энергетики являются их экологическая чистота, чрезвычайно большие затраты на капитальное
строительство (например для солнечной электростанции мощностью 1000 Мвт требуется покрыть весьма дорогостоящими зеркалами площадь около 4-х км2. ) и малая единичная мощность.
Рис.4 Источники альтернативной энергетики
2.2.1 Оценка ветропотенциала в Российской Федерации.
Россия имеет самый большой в мире ветропотенциал, ресурсы ее ветровой энергии определены в 10,7 ГВт. К благоприятным зонам развития ветроэнергетики относится Северо-Запад страны (Мурманская и Ленинградская области), северные территории Урала, Курганская область, Калмыкия, Краснодарский край, Дальний Восток. В целом технический потенциал ветровой энергии России оценивается более чем в 50 000 млрд. кВт*ч/год, экономический потенциал составляет 260 млрд кВт*ч/год, т.е. около 30% производства электроэнергии всеми электростанциями страны. Реализованы эти возможности незначительно. На сегодня в России насчитывается около 13 МВт установленной мощности (0,1% всей вырабатываемой в стране энергии).
2.2.2 Солнечные и ветровые электростанции России.
Самой большой солнечной электростанцией в России считается «Каспийская» (рис.5), проектная мощность которой оценивается в 5 МВт. Помимо энергии солнца используется и сила ветра, в частности, Куликовская (Зеленоградская) ВЭС( рис.6), построенная в Калининградской области,она имеет мощность 1 МВт и состоит из 21 ветрогенератора.
3. Постановка задачи. Расчёт устройства
3.1 Выбор источника нетрадионной энергетики.
Третий этап: сделал выбор в пользу ветроэнергетики и вот почему:
в нашей зоне (Приволжский Федеральный округ) источниками альтернативной энергии являются:
а) ветроэнергетика (ВЭС)
б) гелиоэнергетика (СЭС)
Так как географическое положение Пензенской области не позволяет использовать
солнечную энергию в полной мере (отдаленность от экватора, малое число солнечных дней в году, высокая стоимость солнечных элементов и т.д.), остановим свой выбор ветроэнергетических установках (ВЭУ).
Далее я рассмотрел существующие виды ветроустановок.
3.2 Типы ветровых установок. Два вида, два соперника
По конструкции существуют ветрогенераторы двух видов (по расположению вала вращения к поверхности земли) – горизонтальные и вертикальные. 3.2.1 Ветрогенераторы с вертикальной осью
Ветросиловые установки (ВСУ) с вертикальной осью вращения имеют неоспоримое для быта преимущество: их узлы, требующие обслуживания, сосредоточены внизу и не нужен подъем наверх.
Направления развития ветроэнергетики показаны в таблице
(Рис 7). Самый простейший, чаще всего называемый ротором Савониуса (Рис 8) . В начале октября 1924 года русские изобретатели братья Я. А. и А. А. Воронины получили советский патент на поперечную роторную турбину, в следующем году финский промышленник Сигурд Савониус организовал массовое производство подобных турбин. За ним и осталась слава изобретателя этой новинки. Ротор Ворониных-Савониуса, или для краткости, ВС, это, как минимум, два полуцилиндра на вертикальной оси вращения ( Рис.8). И какое бы направление ветра не было, как бы резко он не изменял свои порывы, такой ветряк будет спокойно вращаться вокруг своей оси, вырабатывая энергию. Это единственное и главное преимущество вертикального ветряка перед горизонтальным. А главный его недостаток – низкое использование ветровой энергии.
Объясняется это тем, что лопасти-полуцилиндры работают только в четверть оборота, а остальную часть окружности вращения они как бы тормозят своим движением скорость вращения. Расчёты показали, что при этом используется лишь третья часть ветровой энергии.
3.2.2 Ветрогенераторы с горизонтальной осью
По количеству лопастей их разделяют на одно-двух-трёх и многолопастные.
Достоинства горизонтальных – более высокий КПД по сравнению со своими вертикальными соперниками. Недостаток: необходимость устройства флюгера для постоянного поиска направления ветра. Кроме того, при повороте к ветру скорость вращения снижается, что уменьшает его КПД. Главное достоинство однолопастных ( Рис 9) – высокие обороты вращения. У них вместо второй лопасти установлен противовес, мало влияющий на сопротивляемость движению воздуха, что даёт возможность использовать их для генераторов с высокими оборотами вращения.
А это позволяет уменьшить массу и габариты всей установки. Двухлопастные ВЭУ мало чем отличаются по мощности от однолопастных и рассматривать их более подробно не имеет смысла..
Трёхлопастные горизонтальные ветряки – самые распространённые на рынках сбыта. Их мощность на выходе может достигать 7 мегаватт.
.3.3 Механическая часть
3.3.1 Описание устройства. Сборка
Четвёртый этап: из рассмотренных выше типов я выбрал трёхлопастной «ветряк» с горизонтальной осью вращения , решил рассчитать и сделать модель ветрогенератора.
Данная конструкция (Рис 10) состоит из рамы 1, цилиндрического корпуса 2, рабочего колеса 3, флюгера – стабилизатора 4
вертикальной стойки 5, оси 6, опорно –радиального подшипника 7, сальника 10, гаек 8, 9 и шагового двигателя 11, крышка12, кронштейн13
Порядок сборки
На раму 1 ( Рис 10) с помощью винтов крепится корпус, в который помещён шаговый двигатель11. С левого торца двигатель защищён сальником 10 и крышкой12.
На вал двигателя установлен вентилятор 3,
который закреплён гайкой 9..На раме 1 с помощью кронштейна 13установлен стабилизатор 4. Снизу рамы перпендикулярно поверхности установлена стойка 5 с подшипником 7 и осью 6,которая крепится к раме при помощи гайки 10. Общий вид ветрогенератора изображён на (Рис 11)
3.3. 2 Расчёт мощности ветродвигателя
Рис.11. Общий вид ветрогенератора
Кинетическая энергия Е k воздушного потока (ветра) преобразуется в потенциальную энергию давления Еp. Рабочее колесо (вентилятора) вследствии силы, действующей на лопасти начинает вращаться, преобразуя потенциальную энергию давления в кинетическую энергию вращательного движения.
Вычислим эту энергию (схема для расчёта – (Рис 12) :
Ек=m*v2/2 (ф1),
m=þ*V (ф2)
V= S*v (ф3)
S= П*R2 (ф4)
Подставляя в (ф1) из ф2,ф3 , ф4,
имеем:
Ек=П*R*2*p*v3/2 (ф5),
где:
m-масса воздуха, проходящая через контур за 1 с
S-площадь круга, ометаемая винтом радиусом R,м2;
V- объём воздуха, проходящий через круг, контур,м3
П=3,14 –постоянная (const),
R=0.2 м – радиус рабочего
колеса(вентилятора),
p=1.29кг/м3– плотность водуха,
v=8м/с – скорость воздушного потока(ветра), наиболее вероятная скорость в Пензенской области
Тогда
ЕК=3,14*0,22*1,29*83/2=41,49(кг*м2/с2)=41,49(кг*м/с2*м)=41,49 (Н*м)=41,49 (Дж).
Рассчитаем теперь мощность воздушного потока:
N=A/t (Ф6)
A= Ek , t=1 c
Легко увидеть , что работа , совершённая воздушным потоком, через площадь круга S=ПR2,
равна кинетической энергии Ек за время t=1с
N= 41,49Дж/с=41,49 Вт, т.е. полная мощность воздушного потока равна с округлением 41 Вт.
Из графика (Рис 13) следует вывод, мощность на валу пропорциональна кубу скорости.
Рассчитаем полезную мощность на валу рабочей машины:
Nполез = N пол * ή1* ή2, (Ф7)
где: Nполез-полезная мощность на валу рабочей машины , (Вт)
N пол- полная мощность воздушного потока, (Вт)
ή2=0,25- КПД вентилятора
ή1=0,9- КПД рабочей машины
Тогда Nполез= 41*0,25*0,9= 9,22 (Вт)
3.4 Электрическая часть
3.4.1 Выбор рабочей машины. Принцип действия генератора
Пятый этап: какой нам нужен генератор?
Преобразование механической энергии в электрическую основано на явлении электромагнитной индукции, открытом Майклом Фарадеем в 1831 году.
Постоянный магнит (ротор Рис 14) с индукцией В создаёт в пространстве магнитный поток Ф, и через площадь, ограниченную контуром площадью S, он определяется:
Ф=В* S
При вращении магнита в плоскости, перпендикулярной плоскости катушек ( магнитный поток) периодически изменяется , принимая значение от нуля до Ф max
Ф= B*S* cos α (Ф8),
где
Ф – изменение магнитного потока
В- индукция магнитного поля, Тл
S-площадь контура,м2
а- угол между вектором магнитной индукции В и нормалью (перпендикуляром) к контуру катушки, рад
При изменении магнитного потока Ф в катушках статора возникает ЭДС( электродвижущая сила) индукции:
E = Ф / t (Ф9)
где Е -эдс индукции, В
t- время , за которое произошло изменение магнитного потока,с
Ф – изменение магнитного потока, Вб
Угловая скорость определяется : w=@/t . (Ф10)
Откуда следует @= w*t,
где:
@- угол поворота в радианах,
t-время, с
w-угловая скорость, рад/с
Тогда Э ДС E= B*S* sinwt*w (Ф11)
w= 2П/Т, Т=1/v,
Тогда имеем
E= B*S*sin 2Пvt*2Пv= 2П* B*S*v sin2Пv t (Ф12),
где
Е -ЭДС индукции, В
Т-период обращения, время полного оборота, с
S-площадь контура,м2
sin a –тригометрическая функция
П-3,14, постоянная
v- частота обращения(вращения) об/с
Из формулы и их графика видно Е max прямо пропорциональна частоте вращения ветродвигателя.
Вывод: Из расчётов видно, что нам нужен тихоходный генератор. Заводские автомобильные и тракторные не подходят, так как для них нужны обороты порядка 2000-3000 в минуту.
3.4.2 Устройство и электрическая схема рабочей машины (генератора)
Шестой этап: Так как ветровое колесо обладает высокими оборотами, но их недостаточно для нормальной работы промышленных генераторов.
Мы же для генератора выберем шаговый двигатель от списанного принтера, для работы которого оборотов ветрового колеса будет достаточно (Рис 16) . Шаговый двигатель является моторчиком, который обеспечивает механическую работу абсолютно разных устройств (начиная от принтеров сканеров и другой офисной аппаратуры, заканчивая различными агрегатами, применяемыми в более серьезных устройствах). Он также может служить отличным генератором электричества.
Самый главный плюс шагового двигателя в том, что ему вовсе не требуются большие обороты. Он вполне может исправно работать и при малых нагрузках, то есть даже при минимальном действии силы, направленной на него, шаговый двигатель отлично вырабатывает энергию. Самое главное, что этой энергии хватит на некоторые нужды.
Рис.16. Общий вид и электрическая схема шагового двигателя.
Перед тем как приступить к работе, нам необходимо найти некоторые детали:
1) собственно сам шаговый двигатель.
2) электролитические конденсаторы большой емкости.
3) светодиоды
4) диоды выпрямительные
5) стабилизатор напряжения 5-6 вольт.
3.4.3 Схема подключения к нагрузке.
При появлении индукционного тока (Рис 17) (переменного), он поступает на диодные мосты D1-D4 D5-D8 каждой из обмоток. После выпрямления пульсирующий постоянный ток поступает на блок электролитических конденсаторов С1-С2,С3-С4, (где он «сглаживается» ) и на стабилизатор S1. S2.
Стабилизатор устанавливает значение напряжения в пределах 5-6 вольт.
Нагрузками стабилизаторами являются светодиоды D9, D10.
(Рис 18)
При малой силе ветра выключатель B1 находится в положении «Выкл».
При модернизации выключатель В 1 можно заменить электронным ключом, который будет находиться в пол. «Вкл» при увеличении напряжения в обмотке L1 сверх некоторого значения.
Между точками 4-5 можно установить аккумулятор на
напряжение 4 вольт, а в разрыв цепи между точками
4-6 фотовыключатель В 2, задачей которого будет включение светодиода D9 в тёмное время суток и отключение днём.
4. Область применения ветрогенератора
Малые ветряки могут использоваться сельскими жителями для таких целей, как производство электроэнергии; подъем воды на пастбищах, зарядка аккумуляторов для аварийного освеще-ния , получение сжатого воздуха и т. д. Такие ветряки относительно дороги, что затрудняет их применение на селе.
Конечно наш проект на такие режимы работы не «тянет». Пока ветрогенератор установлен на въездных воротах дома, подсвечивая местность вокруг и обозначая входную калитку. При дальнейшей модернизации с использованием более мощного двигателя и ветрового колеса можно осветить всю усадьбу.
Большой интерес представляет создание самодельного генератора на неодимовых магнитах (приложение1) .
Такой генератор способен выдавать напряжение 12 вольт при силе тока в 4 Ампер, т. е. при полезной мощности в 50 Вт. Такая мощность сопоставима с мощностью при зарядке аккумулятора ёмкостью 55 А*ч.
При использовании ветрогенератора, аккумулятора с инвентором на 220 вольт можно подключить в этой системе настенный отопительный котёл и аварийное освещение (Рис 19). Вероятность того, что при перерыве в подаче электроэнергии в сельской местности будет ветер, близка к 100%.
Рис.19 Схема электроснабжения настенного газового котла
5. Заключение
5.1 Краткие выводы:
Вопрос развития ВИЭ — это не только вопрос энергетики. Миссия ВИЭ заключается в следующих задачах:
1.экологической,
2.
экономической,
3.цивилизационной.
Главное — в сознании человека. Предстоит его изменение в вопросах генерации энергии и использования ресурсов. Этот процесс будет нарастать — от соревнования «мощи ресурсов» мы переходим к «соревнованию мозгов» в энергетике.
Развитие энергетики в России и государственная политика в этой области, включая «Энергетическую стратегию России на период до 2030 г.», пока выдержаны в духе индустриальной энергетики и ориентированы на наращивание добычи ископаемого топлива и энергетических мощностей. Недостаточное внимание уделяется развитию ВИЭ, децентрализации энергоснабжения. Стратегия энергообеспечения должна основываться на принципе упреждения, а развитие ВИЭ должно осуществляться ускоренными темпами.
6. Список использованной литературы
1. Перышкин, А. В. Физика. 7 кл.: учебник / А. В. Перышкин. – 3-е изд., доп. – М. : Дрофа, 2014. – 224с. : ил.
2. Перышкин, А. В. Физика. 8 кл.: учебник / А. В. Перышкин. – 2-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2014. – 237, [3] с.: ил.
3. Перышкин, А. В. Физика. 9 кл.: учебник для общеобразоват. учреждений / А. В. Перышкин, Е. М. Гутник. – 18-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2013. – 300, [4] с.: ил.; 1 л. цв. вкл
4. Мякишев Г. Я. Физика. 10 класс: учеб. для общеобразоват. организаций с прил. на электрон. носителе: базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский; под ред. Н. А. Парфентьевой. – 22-е изд. – М.: Просвещение, 2013. – 366 с.: ил. – (Классический курс).
5. Мякишев Г. Я. Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват. организаций с прил. на электрон. носителе: базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев,В. М. Чаругин; под ред. Н. А. Парфентьевой. – 22-е изд. – М.: Просвещение, 2013. – 399 с., [4] л. ил. – (Классический курс).
Устойчивое, надежное и экологичное ветрогенератор шагового двигателя
С наступлением века альтернативные источники энергии стремительно расширяются во всех секторах.
ветрогенератор шагового двигателя производят электроэнергию, не причиняя вредных последствий сжигания ископаемого топлива. Они эффективно преобразуют возобновляемые источники энергии в электрическую. Найдите все типы генераторов альтернативной энергии, такие как ветряные турбины. ветрогенератор шагового двигателя и т. д. на Alibaba.com. Неважно какой. ветрогенератор шагового двигателя по вашему выбору, оно будет засчитано в вашу долю вклада в мир без углерода.ветрогенератор шагового двигателя помогают в выработке надлежащей электроэнергии без использования каких-либо ископаемых видов топлива. Они экологически чистые. С ростом уровня развития было изобретено несколько генераторов альтернативной энергии. Поговорим о солнечных батареях. ветрогенератор шагового двигателя или любые другие категории производителей энергии, все одинаково профессиональны. В дальнейшем,. ветрогенератор шагового двигателя бывают разных типов в зависимости от того, где они будут использоваться или сажаться.
ветрогенератор шагового двигателя имеют большие мощности. Они снабжены многофункциональными системами управления. Почему бы не уменьшить свой углеродный след с помощью. ветрогенератор шагового двигателя ни за что? Однако с увеличением потребности в энергии мы не можем долго полагаться на исчерпаемые источники энергии. Итак, переходите на зеленый цвет с. ветрогенератор шагового двигателя найдено на Alibaba.com.
Чтобы удовлетворить ваши требования к электричеству, перейдите на Alibaba.com. Он предлагает уникальные. ветрогенератор шагового двигателя варианты для всех розничных и оптовых продавцов. В ближайшие дни улучшение альтернативных источников энергии будет одним из основных направлений предотвращения дальнейших резких изменений климата на нашей материнской планете. Сделайте шаг в сторону сохранения окружающей среды прямо сейчас!
Генератор для велосипеда из шагового двигателя
Автору данной самоделки пришла в голову простая, очевидная, но гениальная мысль.
Ведь если учесть, что шаговый двигатель является не только моторчиком, который обеспечивает механическую работу абсолютно разных устройств (начиная от принтеров сканеров и другой офисной аппаратуры, заканчивая различными агрегатами, применяемыми в более серьезных устройствах). Шаговый двигатель так же может послужить отличным генератором электричества!А его самый главный плюс во всем, это то, что ему вовсе не требуются большие обороты, он вполне может исправно работать и при малых нагрузках. То есть даже при минимальном действии силы направленной на него, шаговый двигатель отлично вырабатывает энергию. Самое главное, что этой энергии вполне хватит на различные нужды, вроде освещения дороги велосипедисту с помощью подключенного к шаговому двигателю фонаря.
К сожалению с обычным генератором стандартному велосипеду будут все же необходимы начальные обороты, до того как фонарик начнет испускать лучи достаточно яркого света для четкого освещения пути. Но при использовании шагового двигателя этот недостаток удаляется сам собой, то есть освещение будет подаваться сразу как только начнется вращение колеса.
Но правда у этой чудо конструкции все же будет ряд недочетов. Например наиболее явный из них, это большое магнитное залипание. Но на самом деле это не так страшно для велосипедиста.
Что приступая к работе нам будет необходимо найти некоторые детали:
1) Собственно сам шаговый двигатель.
2) парочка конденсаторов большой емкости.
3) светодиодные фонари
4) стабилизатор напряжения 5-6 вольт.
Найти шаговый двигатель довольно просто в силу того, что он весьма распространен во всех офисных приборах. Единственное что нужно понимать, это то, что чем больше шаговый двигатель – тем соответственно лучше для нас.
Тут будет описано и представлено несколько моделей шаговых двигателей и различные варианты их крепления к железному коню.
Для начала возьмем самый большой двигатель, что удалось раздобыть автору. Он демонтировал его из обычного офисного плоттера для печати( по сути это принтер, только в несколько раз большего размера).
Внешне двигатель довольно велик.
Но прежде чем приступить к изучению схемы стабилизации так же схемы питания, стоит обратить внимание на методику крепления этого агрегата к велобайку.
Если взгляните на рисунок, то поймете, что генератор расположен ближе к оси колеса и вращение передается от дополнительного круга.
И все же так как модель велосипеда у каждого своя и кто-то не захочет повреждать раму саморезами, вам будет нужно самому разработать крепление а так же круг вращения, вариантов тут действительно много.
Если же вы не представляете себе как прикрутить большой шаговый двигатель к конструкции, есть вариант поменьше:
Вам остается только выбрать вариант генератора, подходящего под размеры вашего транспортного средства.
Чтож когда с шаговыми двигателями разобрались, можно приступить и к фонарям и цепям питания.
Фонари необходимо взять светодиодные. схема выпрямления будет выглядеть так: блок выпрямительных диодов, несколько конденсаторов большой ёмкости и естественно стабилизатор напряжения. В принципе это стандартная схема питания.
Шаговый двигатель стандартно имеет на выходе четыре проводка, которые соответствуют двум катушкам. именно по этой причине на изображении выпрямительных блока тоже два. Этот самодельный генератор электричества вполне может выдавать аж до 50 вольт напряжения на больших оборотах, так что, конденсаторы лучше взять соответственные( напряжение выше 50). Ну а стабилизатор на напряжение 5-6 вольт.
И так в чем же суть самоделки, и почему она понадобилась?
Все дело в его преимуществе, даже только тронувшись с места- вам путь будет уже ярко освещен фонарем, запитанным от нашего шагового двигателя- он же генератор.
Так же хотелось бы отметить, что в процессе движения фонарь не будет мигать или тухнуть- освещение будет плавным и ровным.
Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст.
Подробнее здесь.Ветрогенератор 2 Вт на основе шагового двигателя
Данный ветрогенератор я изготовил ради интереса и познаний в ветроэнергетике, и не ожидал таких результатов. Мощность моего ветряка составляла около 2 Ватт при напряжении 6 Вольт. Решил я его приспособить для уличного освещения, как экологически чистый источник света, так как в поселке где я живу, практически всегда дует слабый ветер. Также я приспособил его для зарядки телефона.
Технические характеристики ветрогенератора:
– выходное стабилизированное напряжение 5 вольт, без стабилизатора скачет до 13 вольт
– ток КЗ макс. 470 миллиампер
– мощность при ветре 3 м/с 2 ватта, от 10 м/с 5 ватт
Переменный ток с катушек генератора выпрямляется диодными мостами из диодов Шоттки (VD1-VD.), затем ток идет через стабилитрон (VD9) и становится стабильным, конденсатор (С1) сглаживает напряжение для возможности подключения потребителя.
Все детали взаимозаменяемы, но в моем варианте потеря напряжения более низкая из-за использования диодов Шоттки. Для генератора можно использовать любой другой шаговый двигатель (чем больше его размер, тем больше ток и напряжение у него при малых оборотах)
Если схема собрана правильно, то она не нуждается в настройке.
Изготовление лопастей и остальной части
Лопасти изготавливаются из ПВХ трубы диаметром в моем случае 11см и длиной 70 см. Трубу мы режем на 4 части по 90 градусов, затем одну часть мы разрезаем вдоль.
Затем все это дело размещается на плоской шайбе и прикручивается к ней. Настройка лопастей сводится к их балансировке и изменению угла изгиба в большую сторону.
К шайбе приваривается гайка которая одевается на ротор генератора, статор прикреплен к флюгеру на проволку.
Сам флюгер прикреплен к мачте подшипниками. У меня нет скользящих контактов для провода так как нет времени их делать, провод просто приклеен на скотч к мачте (за пол месяца работы он ни разу не оставался перекрученным более суток.
шаговый двигатель-генератор | Форум электроники (схемы, проекты и микроконтроллеры)
Прежде всего забудьте о работе с переменным током, так как с ветряными турбинами мы часто называем его «дикий переменный ток», потому что он не имеет фиксированной частоты, и лучший способ – выпрямить его до стабильного постоянного тока. .Теперь напряжение будет колебаться в зависимости от числа оборотов, поэтому вам нужен способ контролировать это, и лучший способ – зарядить аккумулятор, поскольку он будет поддерживать нагрузку на мельницу и обеспечивать стабильное напряжение для работы.
Тогда вам нужно каким-то образом контролировать заряд батареи, чтобы не перезарядить батарею, это можно сделать с помощью простой схемы операционного усилителя.
Затем, как только аккумулятор будет заряжен, вам необходимо отвести питание, чтобы иметь возможность управлять мельницей, так как вы НЕ МОЖЕТЕ просто отключить мельницу и дать ей возможность свободно вращаться, она саморазрушается (известная как убегающая мельница)
Наилучший способ – перенаправить мощность на нагрузку DUMP, и это обычно какой-то тяжелый резистор, способный выдерживать мощность, вырабатываемую при любых ветровых условиях.
Другой способ – просто замкнуть ВСЕ провода переменного тока и, так сказать, нажать на тормоза, это может иметь проблемы с машинами с железным сердечником (как и с шаговым двигателем), так как железный сердечник может насыщаться, и мельница превысит скорость контроль.
Первое правило постройки ветряной турбины должно заключаться в том, как вы будете контролировать ее при любых ветровых условиях, так как это может в первую очередь повлиять на то, как вы будете строить.
Было отмечено и протестировано на многих форумах, что дикий переменный ток может иметь большие потери на расстояниях между проводами, чем постоянный ток.
Лично мне не нравятся VAWT (ветряные турбины с вертикальной осью), поскольку они имеют неэффективную конструкцию и примерно в 10 раз менее эффективны при извлечении энергии из ветра по сравнению с HAWT.
Вам нужно многое узнать о ветряных турбинах и их использовании, но все мы с чего-то начинаем и учимся по ходу дела, но помните, что короткие пути приводят к большим сбоям в ветроэнергетике.
Многие из нас долгое время играли с энергией ветра и часто извлекали уроки на собственном горьком опыте, и очень грустно видеть, как ваша мельница разбросана по всему двору и напугает вас до чертиков, когда вы увидеть беглую мельницу при хорошем ветре.
Создайте собственную мини-ветряную турбину из деталей принтера
Вот небольшой забавный проект, который может принести в дом чистую и тихую природу энергии ветра.
Для всех домашних мастеров, родителей и учителей, которые хотят познакомиться с возобновляемыми источниками энергии, создание ветряной микротурбины может стать отличным небольшим проектом. Он не настолько велик, чтобы приводить в действие что-либо большое, но его, безусловно, можно использовать в качестве демонстрации энергии ветра, и, возможно, его даже стоит построить в качестве мини-зарядной станции для портативной электроники или небольших аксессуаров для наружного освещения.
Зачем строить мини-ветровую турбину
Я большой поклонник небольших солнечных зарядных устройств для хранения гаджетов и приспособлений, и хотя я знаю, что можно построить свою собственную версию этих портативных электростанций, я еще не видел хороших планов по созданию такой, которая использует переработанные или переработанные материалы, так что я этого еще не делал.Я также большой поклонник (каламбур) энергии ветра и построил с моими детьми пару действительно крошечных ветряных генераторов в качестве проекта домашнего обучения (см. Веб-сайт KidWind для некоторых замечательных ресурсов), но мы не построили ни одного тем не менее, он достаточно большой, чтобы обеспечить достаточно энергии для практических целей. Но это может скоро измениться, потому что я наткнулся на эти инструкции из ScienceTubeToday, которые, похоже, именно то, что прописал врач по чистой энергии.
О материалах и инструкциях
Для генератора инструкции требуют использования так называемого шагового двигателя (который немного отличается от стандартного электродвигателя постоянного тока), который можно извлечь из старого струйного принтера и который считается гораздо лучшим выбором, чем просто используя электродвигатель постоянного тока в качестве генератора.Автор говорит (в комментариях к видео) эти шаговые двигатели очень хороши «по сравнению с двигателем постоянного тока того же размера, поскольку они могут вырабатывать электричество» на очень низких скоростях, скажем, 200 об / мин, тогда как двигателю постоянного тока потребуются тысячи об / мин. . ”
Подставка сделана из трубы ПВХ, что не совсем экологически чистый продукт (но это предмет, который легко доступен или который у вас уже может быть), но я думаю, что вы могли бы легко построить свою собственную подставку из других перепрофилированных материалов, которые сделает этот проект более экологичным.
Видеоинструкции полностью лишены повествования, что делает его на удивление эффективным в передаче информации (хотя вам может потребоваться приостановить его, чтобы записать заметки), а фоновая музыка на нем, ну, немного отличается от обычного учебного видео. , но опять же, я думаю, что это добавляет, а не вычитает из содержания. Посмотрите это ниже:
В этой версии используется пропеллер модели самолета, которого у большинства из нас, вероятно, нет, но в сети есть изрядное количество планов и диаграмм для лопастей турбины, сделанных своими руками, поэтому вполне возможно создать свой собственный (и который может добавить к образовательному характеру этого проекта).Согласно видео, при использовании автомобильной розетки на 12 В в паре с адаптером для зарядки эта ветряная турбина будет выдавать стабильный выход 5 В 1 А на ветру (что отлично подходит для зарядки нашей довольно деликатной электроники), но ее также можно использовать без зарядный адаптер, и в этом случае он выдает гораздо более высокое напряжение (что может быть преимуществом при зарядке более крупной батареи), но с риском иметь переменную мощность.
Ваш пробег может отличаться, поэтому вам нужно дважды проверить выход рабочего устройства, прежде чем подключать к нему свой гаджет.
Еще несколько подробностей о проекте, а также инструкции для некоторых других проектов в области электричества и науки своими руками можно найти на ScienceTubeToday.
Ветряная турбинарасширяет границы настольной 3D-печати
Было время, не так давно, когда ажиотаж в отношении настольной 3D-печати был настолько высок, что казалось, что можно напечатать что угодно. Только представьте себе, и ваш удобный модный волшебный 3D-принтер воплотит это в реальность. Но теперь, когда все больше людей имели непосредственный опыт работы с этой технологией, пузырь лопнул.Реальность немного отрезвила нас, и сегодня мы получили гораздо лучшее представление о том, что можно, а что нельзя печатать на традиционном настольном 3D-принтере.
Но это не значит, что время от времени мы не удивляемся. В качестве прекрасного примера взгляните на эту почти полностью напечатанную на 3D-принтере ветряную турбину, спроектированную и построенную [Никола Петров]. Помимо электроники, мачты, к которой она прикреплена, и некоторых различных насадок, он изготовил все детали на своем собственном широкоформатном принтере TEVO Black Widow.Он упоминает, что есть несколько вещей, которые он сделал бы по-другому, если бы построил еще один, но трудно найти, на что жаловаться с такой великолепной сборкой.
Конечно, этот не для новичков в 3D-печати. Прежде всего, вам понадобится принтер со станиной шириной не менее 370 мм только для печати лезвий. [Никола] также рекомендует печатать детали из АБС-пластика и покрывать их ацетоном для сглаживания и упрочнения внешних поверхностей. Мы были бы удивлены, если бы вы могли печатать такие большие объекты из АБС-пластика без обогреваемого корпуса, поэтому планируйте добавить это в свой список покупок.
С другой стороны, электроника почти такая же простая, как и есть.
Лопасти вращают стандартный шаговый двигатель NEMA 17 (через коробку передач 1: 5) для выработки переменного тока. Затем он подается на два выпрямителя W02M и мощный конденсатор, который дает ему постоянный ток без лишних хлопот. Теоретически он должен быть способен производить 1 А при 12 В, чего достаточно для включения светодиодов и зарядки телефонов. В этой конструкции нет схемы зарядки аккумулятора или чего-то подобного, как говорит [Никола], читатель должен выяснить, как интегрировать турбину в свою систему.
Если вы не думаете, что ваши навыки 3D-печати подходят для этой задачи, не беспокойтесь. В прошлом мы видели ветряные турбины, построенные из потолочных вентиляторов, а иногда и того меньше.
Генерирует мощность с помощью шагового двигателя
Вы хотите получить достаточно энергии на достойном уровне, но не знаете, какое приложение использовать?
Электрический шаговый двигатель может быть решением, которое вы ищете.
могут генерировать мощность от десятых до нескольких ватт.В следующей статье показано, как 4-фазный униполярный шаговый двигатель может создавать мощность ½ Вт.
Первое, что нужно учитывать – это цена шаговых двигателей. Они очень дешевые, всего около 10 долларов или около того, к тому же их можно найти во многих старых машинах. Однако, поскольку они стоят так хорошо, не стоит тратить время на то, чтобы спасти один из старого компьютера. Кроме того, некоторые из двигателей, которые вы найдете в этих старых машинах, могут не соответствовать тем же стандартам, что и новый двигатель.
Помните, что шаговые двигатели вырабатывают мощность при низких оборотах, что делает возможной выработку энергии. Полезная мощность может быть произведена всего на нескольких сотнях оборотов в минуту. Подобно ветряным турбинам и другим источникам энергии с низкой частотой вращения, это означает, что шаговый двигатель может приводиться в действие напрямую от источника без использования зубчатой передачи.
Возможно достижение уровня КПД выше 35%. Все зависит от того, как двигатель нагружен, и число выше 35% неплохо, учитывая цену двигателя.
Поскольку шестерни и ремни не используются для выработки мощности, используется меньшее трение. Это означает, что теряется меньше энергии, и детали с меньшей вероятностью сломаются. Поскольку шаговые двигатели являются бесщеточными, единственными изнашиваемыми частями являются вал, соприкасающийся с подшипниками.
Еще одна причина, по которой шаговые двигатели очень популярны, – это их крутящий момент.
Torque удерживает двигатель в точном режиме вращения, даже если на двигатель не подается питание. Высокий крутящий момент превысит сопротивление крутящему моменту вращения и вызовет неэффективную работу на низких уровнях мощности.
Это краткое введение в то, как шаговый двигатель может создавать мощность для различных приложений. Более подробные статьи доступны в Интернете, и в будущем на сайт будет добавлено больше. Чтобы узнать больше о шаговых двигателях и их использовании, посетите оставшуюся часть блога.
Создание ветряной турбины из запасных частей 3D-принтера
Пару лет назад Майкл Карри, бывший евангелист 3DP в MakerBot и член Hammerspace в Канзас-Сити, построил в космосе ветряную турбину, напечатанную на 3D-принтере.Названный Whirlygig, он с тех пор счастливо летает на заборе за пределами Hammerspace. Недавно Майкл решил попробовать запустить его, добавив генератор.
Майкл был заинтересован в экспериментах с двумя различными подходами к улавливанию энергии от его осевой турбины Whirlygig, напечатанной на 3D-принтере. Он хотел попробовать 3D-печать деталей для собственного самодельного генератора переменного тока и перепрофилировать шаговый двигатель старого 3D-принтера в качестве генератора.
В то время напечатанный на 3D-принтере генератор казался хорошей идеей.Майкл пишет:
Поскольку я был преуспевающим мастером DIY Maker, естественно, моей первой мыслью было погрузиться в дело и построить свой собственный трехфазный генератор переменного тока, напечатанный на 3D-принтере.
С информацией, полученной с веб-сайтов, посвященных ветряным турбинам, сделанным своими руками, я отправился на поиски электромеханических открытий.
В генераторе переменного тока используются 9 катушек из медной проволоки 22 калибра, намотанные на сердечники с 3D-печатью и запрессованные в поддерживающий диск. Катушки соединены поочередно по три, чтобы создать фазу.
С информацией, полученной с веб-сайтов, посвященных ветряным турбинам, сделанным своими руками, я отправился на поиски электромеханических открытий.Получившийся генератор выглядел прекрасно, но с подключением проводов и установкой на турбину он работал очень плохо.Микровольт плохо. Итак, дело было в шаговых двигателях.
Настроили быстрый стендовый тест. Adafruit NEMA 17, 2 мостовых выпрямителя, мультиметр, конденсатор, лампочка и дрель. Теоретически мы будем вращать NEMA 17 с помощью дрели, которая будет создавать переменное напряжение в каждой из двух катушек. Выпрямители преобразуют напряжение в постоянный ток, заряжая конденсатор и зажигая лампочку. Конденсатор сглаживает входящее напряжение, поэтому мультиметр может получать более стабильные показания создаваемого напряжения.
Результаты испытаний дрели были многообещающими, генерируя напряжение до 60 вольт, поэтому Майкл начал работу над проектированием генератора с использованием шагового двигателя:
Я остановился на некотором решении Руба Голдберга. Вращающийся козырек от дождя / внутренняя шестерня, которая вращается турбиной на подшипниковом кольце из сфер из делрина ½ дюйма. Внутри капюшона от дождя зубчатая шестерня с внутренним зацеплением зацепляется с ведущей шестерней, запрессованной на шаговый двигатель. Когда турбина раскручивает капюшон от дождя, зубчатая передача вращает шаговый двигатель с преимуществом скорости примерно 4: 1.Подшипники из делрина позволяют всему свободно вращаться, при этом зубья шестерен находятся в зацеплении друг с другом.
Подключив получившийся генератор к турбине, Майкл смог получить от него 9 вольт с легким ветерком.
Сейчас он думает о том, что делать дальше и что он мог бы сделать, что было бы полезно с мощностью, генерируемой мельницей.
Подробнее о проекте генератора можно прочитать здесь. И прочитайте предысторию 3D-печатного Whirlygig здесь.
Шаговые двигатели в качестве генераторов | РАБОТАЙТЕ НЕДЕЛЮ
Шаговые двигатели везде! Их довольно легко найти в старых заброшенных принтерах. Они бывают разных конфигураций и разного количества полюсов, но все они являются отличными электрическими генераторами! Любой электродвигатель также выдает напряжение, когда он свободно вращается. Шаговые двигатели намного лучше справляются с этим, потому что у них во много раз больше полюсов, которые они проходят рядом друг с другом, таким образом генерируя электрические импульсы.
Эти импульсы на самом деле представляют собой переменное напряжение, которое можно использовать для непосредственного управления светодиодами. Я экспериментировал с разными светодиодами, подключенными таким образом на моем шаговом генераторе велосипедных фонарей, и ни один из них еще не перегорел. Это переменное напряжение также можно выпрямить и преобразовать в постоянное с помощью простого мостового выпрямителя, описанного ниже.
КАК РАБОТАЕТ РЕКТИФИКАЦИЯ
Ниже представлена схема двухполупериодного выпрямителя. Шаговый двигатель генерирует синусоидальную волну, полярность которой (положительная или отрицательная) меняет знак каждые полупериод.Когда ток идет от генератора к мосту в точке c, единственный доступный путь тока через мост – cbad, через резистор справа налево на схеме. В течение следующего полупериода направление тока – от генератора к мосту в точке d. Тогда единственный доступный путь – dbac, но опять же направление тока через резистор справа налево. Следовательно, ток через резистор всегда имеет одинаковое направление.
_
ВОЛНЫ, НАБЛЮДАЕМЫЕ В ЭТОЙ ЦЕПИ:
Синусоидальная волна переменного тока
_
ПОЛОВИНА ПРЯМОЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА
_
ПОЛНАЯ ВОЛНА ВЫПРЯМИРОВАННОГО ПОСТОЯННОГО ТОКА
_
Как показано на видео ниже, это выпрямленное напряжение постоянного тока может быть очень полезно в качестве источника питания для светодиодных фонарей или зарядки небольших батарей.
Этот двигатель имел пиковую мощность 43 В при 0,41 мА.
ЭКСПЕРИМЕНТ !!!!
Шаговые двигатели – это классная вещь, которую можно взломать, и их легко найти. Подумайте обо всех способах, которыми можно заставить двигатель вращаться за счет утилизированной энергии. Если что-то движется, это движение можно преобразовать в движение шагового двигателя и использовать для выработки электричества. Ветер, вода, колеса, приводные ремни, рукоятки, беговые дорожки. Дайте волю своему воображению! Я рекомендую вам попробовать построить эту экспериментальную платформу, а затем посмотреть, как вы можете спасти электричество из окружающей среды с помощью шагового двигателя!
РАЗМЕСТИТЕ РЕЗУЛЬТАТЫ В КОММЕНТАРИИ НИЖЕ!
Продолжайте взламывать!
О Дино
Хакер-самоучка в области электроники и оборудования.Эта запись была опубликована в Еженедельные хаки. Добавьте в закладки постоянную ссылку.ветряная турбина шагового двигателя
Распределение скорости ветра можно смоделировать… просто погрузитесь прямо в дело. Шаговый двигатель, изображенный выше, рассчитан на 5 вольт с 4… Войдите в систему. Другой тип – это стиль «блин» или «консервная банка», это дешевое дерьмо; бронзовые простые подшипники, прессованные тонкие стальные кожухи и обычно имеют крошечный вал 1/8 дюйма (3 мм), сделанный из какого-то типа сыра. Вращение этого маленького шагового двигателя на полном наклоне давало 60 вольт постоянного тока … Даже на более низких оборотах мы можем ожидать от ветряная турбина, этот маленький NEMA 17 должен производить полезное напряжение.сегодня я обнаружил, что лопасти на расстоянии примерно 50 метров все еще целы, а шаговый вал был отрезан примерно на 1/4 дюйма от корпуса шагового двигателя. Статья в Википедии о шаговых двигателях. Самый простой способ начать подключать каждый из четырех проводов под напряжением к диод, соединяющий другие концы четырех диодов вместе.
Чтобы ветряная турбина вращала шаговый двигатель, потребуется … Вот несколько ссылок на ресурсы по шаговым двигателям в Интернете. Также известный как RH7-1328 на ebay. Ресурсы по шаговым двигателям. Пожалуйста отвечать на вопросы на форуме, а не в личных сообщениях.Пример этого показан выше (изображение с веб-сайта Campaign for Real Events). Хороший моторный мод. У меня есть мотор мощностью 7,5 л.с. с 875 об / мин, с которым я тоже собираюсь поступить. Все права защищены. Диоды Шоттки немного дороже, а германиевые диоды даже дороже, но у них падение напряжения на диод обычно составляет около 0,3 В по сравнению с 0,6 В для кремниевых диодов. Во-первых, они не нуждаются в передаточном механизме, а ротор можно прикрепить непосредственно к турбине-гребному винту. Как и в случае с диодами, мостовые выпрямители следует выбирать с запасом мощности – например, если шаговый двигатель рассчитан на 1 А на фазу, для предотвращения перегрева следует использовать, по крайней мере, мостовые выпрямители с номиналом 2 или 3 А.Отчет. Большинство шаговых двигателей имеют маркировку с указанием их номинального напряжения и тока на фазу. 6 лет назад | 625 просмотров. Лучшие ветряки достигают 50%. Электрогитара, вопрос, на который я не могу ответить. Горизонтальный трехлопастной нож мощностью 1 кВт намного меньше, легче и проще в сборке. Чтобы уменьшить величину падения напряжения на диодах, вместо обычных кремниевых диодов можно использовать германиевые диоды или диоды Шоттки. В этой статье описывается представление шагового двигателя в системе управления шагом для регулирования частоты.По нашему опыту может показаться, что ветряная турбина вращается по часовой стрелке и против часовой стрелки примерно в равных количествах, и трос не скручивается в узлы. Любая турбина диаметром менее 2 метров в любом случае не будет вырабатывать много энергии, может быть, 500 Вт при сильном ветре, но больше примерно от 50 до 100 Вт в среднем в день. Так что это доказало, что моя самая последняя ступица сработала, и это просто показывает, что джинны с шаговыми двигателями – всего лишь игрушки, и когда налетает настоящий сильный ветер, они каждый раз кусают пыль.
«Когда вы определили общие провода, обязательно пометьте их. Поэтому, если пара измеряемых проводов находится под напряжением, измеренное сопротивление будет вдвое больше, чем измеренное, если один из проводов является общим. Внутри шагового двигателя четыре катушки с проволокой расположены под углом 90 градусов друг к другу – то есть похоже, что ведущее колесо вашей турбины касается колеса на вашем шаговом двигателе. Когда ротор вращается, каждый магнит по очереди приближается, проходит и удаляется от каждого из четырех катушки по очереди.Ну, ребята, вчера вечером, должно быть, был какой-то приличный ветер, так как моя батарея на 550 Ач была на 28,4 вольта, тогда как 2 дня назад они были на 24,9 вольт. Технически «мотор» больше не будет называться «мотором»; это будет «генератор» или «генератор переменного тока». В этой статье рассматриваются потенциальные двигатели, которые можно недорого купить в Интернете в качестве дополнительных товаров и использовать для создания собственного ветра … Преимущество конструкции с вертикальной осью состоит в том, что она дает вам больше шансов на вращение, т.е. направление ветра не так важно ( в определенных пределах).Преимущество этой многофазной схемы для проектов по выработке электроэнергии заключается в том, что, когда через одну катушку не проходит электричество, следующая катушка достигнет своего максимума. Такая конструкция упростит строительство ветряной турбины и снизит уровень шума, производимого ветряной мельницей. Последний компонент, добавляемый к выходу постоянного тока, – это конденсатор, который используется в схеме для сглаживания выходного напряжения постоянного тока от мостового выпрямителя, поскольку в противном случае оно колебалось бы при вращении шагового двигателя. Исходные файлы доступны по запросу – просто оставьте комментарий – я регулярно проверяю thingiverse.Этот сайт использует файлы cookie, чтобы помочь персонализировать контент, адаптировать ваш опыт и сохранить ваш вход в систему после регистрации.
Следовать. В этой статье мы попытаемся объяснить некоторые основы шаговых двигателей и их использование в возобновляемых источниках энергии, в первую очередь в базовых ветряных турбинах с шаговыми двигателями с лопастями ротора из ПВХ, сделанными своими руками. Один конец называется живым, а другой – общим. Помните, что шаговые двигатели вырабатывают мощность при низких оборотах, что делает возможной выработку энергии. Контроллер солнечного насоса 2016 года с ЖК-дисплеем и регистратором данных, Контроллер солнечного насоса 2014 года с ЖК-дисплеем, Контроллер солнечного насоса 2013 года со встроенным реле 10А, Купить Программируемое отключение низкого напряжения REUK с дисплеем и регистратором данных, Программируемое отключение низкого напряжения REUK с дисплеем OLED, Программируемое низкое напряжение REUK Отключение по напряжению с дисплеем, Программируемый низковольтный разъединитель Mini 12V LVD, Приобрести программируемый пользователем контроллер сброса нагрузки на 12 В, Программируемый низковольтный выключатель Mini 24V LVD, Программируемый низковольтный выключатель REUK LVD, 12-вольтный регулятор с предохранителями и переключателями, 12-вольтный регулятор с Клеммы предохранителей и переключателей, регулятор 12 В с отключением по низкому напряжению, преобразованное программируемое цифровое реле таймера, контроллер реле REUK Super LDR Dawn Dusk, контроллер REUK Mini LDR Dusk Dawn Lighting.Библиотека. В моей последней статье о контроллерах слежения за точкой максимальной мощности (MPPT) я показал стандартный метод использования энергии, поступающей от переменного источника, такого как ветряная турбина, и зарядки аккумулятора. Еще одна вещь, которая беспокоит меня в конструкциях с вертикальной осью, заключается в том, что они, кажется, не вращаются так часто и не так часто, как конструкции с горизонтальной осью. Генератор ветровой турбины с использованием лопастей для труб из ПВХ и шагового двигателя. Полезная мощность может быть произведена всего на нескольких сотнях оборотов в минуту.
bryan1 Эта мельница слишком хороша. Хорошая работа.Поэтому используемые диоды должны иметь номинальный ток выше (в идеале, как минимум, в два раза) указанного тока на фазу. теперь мой маленький шаговый двигатель genny наконец укусил пыль. Ветер, необходимый для выработки 20 мВт, вероятно, быстрее 1,77 м / с. Это 5-проводный шаговый двигатель с обычными катушками с центральным отводом (всего 4 катушки). Белый провод – ваш общий. Я думаю, что многие небольшие генераторы на крышах домов и т. Д. Менее навязчивы, чем массивные ветряные турбины, которые можно увидеть за много миль. Гибридный шаговый двигатель для дозирующих насосов Гибридный шаговый двигатель 3X Motion (серия 86 / NEMA34) предлагает один из самых широких в отрасли диапазонов мощности со стандартными моделями, доступными при удерживающем моменте от 290 Н.см до 1200 Н.см. Хвост этой штуки автоматически вздымается при сильном ветре? Шаговые двигатели: Хотя шаговые двигатели очень эффективны, они имеют более низкое выходное напряжение и ток, чем двигатели для беговых дорожек. Положительные импульсы переменного тока складываются вместе, а отрицательные импульсы полностью блокируются диодами в этом полуволновом выпрямителе, что, конечно же, приводит к потере половины генерируемого электричества! Мне был любопытен тип шагового двигателя, потому что в этом общем размере 23 (5v 1A) они имеют 2 типа: литые корпуса из сплава, дорожки шарикоподшипников с большими допусками и высококачественный вал 1/4 дюйма из закаленной нержавеющей стали.Большинство шаговых двигателей имеют 6 проводов, но есть также двигатели с 4, 5 или 8 проводами. В мостовом выпрямителе ток протекает через два диода, поэтому падение напряжения удваивается до 1,2 В для типичных кремниевых мостовых выпрямителей. (Стандартные диоды 1N4001, 1 А, 50 В, можно приобрести в магазине REUK по цене несколько пенсов каждый.) Смотрите полноэкранный режим. Ветряные турбины нуждаются в техническом обслуживании и небольшом количестве ветра для выработки любой полезной мощности, более 15 км / ч идеально, все меньше, а выходная мощность очень мала.
Эффективное выпрямление и регулирование генераторов с шаговыми двигателями? Мощность, которую вы можете получить от ветра, зависит от площади разворота ветром, покрываемой лопастью турбины (вертикальной или горизонтальной), плотности воздуха (в зависимости от высоты места, температуры и влажности) и куб скорости ветра. Я думаю, что главное преимущество с вертикальной осью wt в том, что они работают при порывах ветра с любого направления намного лучше, чем горизонтального. Вам также понадобится обычный шаговый двигатель: STP-58D200 от Shinano Kenchi.Кто-нибудь еще это заметил? Также, когда лопасти горизонтальной конструкции тонкие, это может привести к меньшему вращению. На мой взгляд, там соотношение размеров и мощности довольно низкое. Воображариум Джона – Защита от обратной полярности. Превращение шагового двигателя в генератор. Позже все три комплекта лопастей были уничтожены, поэтому с последней ступицей я сделал еще одну и очень хорошо закрепил ее на выходном валу шагового двигателя. Самый простой из них – шаговый двигатель. Схема удвоения напряжения шагового двигателя – удвоение напряжения шагового двигателя с помощью пары мостовых выпрямителей и конденсаторов.—Ветровая турбина Цель: создать две (2) отдельные конструкции для регулировки шага лопастей ветряной турбины, чтобы предотвратить выход из строя из-за чрезмерной скорости, и провести анализ стоимости каждой конструкции. Чтобы получить более высокое напряжение, больший ток и меньшую потерю мощности, следует использовать мостовые выпрямители. Типичный ветряк-генератор с шаговым двигателем будет работать со скоростью около 200 об / мин, поэтому вам необходимо убедиться, что выбранный вами двигатель будет выдавать достаточно высокое напряжение для ваших нужд при вращении с этой скоростью. Там, где я живу, в центре города, было бы лучше.теперь мой маленький шаговый двигатель genny наконец укусил пыль. Потому что два токоведущих провода имеют две катушки между собой, тогда как между общим и токоведущим проводом только одна катушка.
Положение двигателя можно точно контролировать без какого-либо механизма обратной связи, если двигатель точно соответствует требованиям. У меня есть мой капельный заряд, заряжающий большой аккумуляторный блок – я полагаю, если я смогу получить достаточно случайных генераторов, заряжающих его, это будет хорошо. Возможно, мне также придется присоединиться к вашему форуму там! Самый простой способ, который я нашел, – это установить шаговый двигатель в тиски колесом вверх, а затем быстро нагреть колесо небольшим газовым пламенем (паяльной лампой), приподнимая его вверх с помощью пары отверток или плоскогубцев.Этот шаговый двигатель имеет 8 диодов Шоттки для выпрямления электричества. НИКОГДА не спорите с глупыми людьми, они затащат вас до своего уровня, а затем побьют вас опытом », – Марк Твен, я процитирую то, что я писал ранее:« Одно дело – заставить это работать, другое – заставить его работать. Умные диски F&P (Фишер и Пайкель) – это, по сути, грязный большой трехфазный шаговый двигатель. Затем вам нужно будет снять алюминиевое колесо с вала шагового двигателя. Он использует шаговый двигатель в основании для привода вертикального вала и редуктор (на фото, нижнее фото) вверху для привода узла лопастей.Шаговый двигатель используется в качестве генератора, а двигатель постоянного тока позволяет мне имитировать ветер, толкающий лопасти турбины. Ну, ребята, вчера вечером, должно быть, был какой-то приличный ветер, так как моя батарея на 550 Ач была на 28,4 вольта, тогда как 2 дня назад они были на 24,9 вольт. Вопросы хорошие! Подобно ветряным турбинам и другим источникам энергии с низкой частотой вращения, это означает, что шаговый двигатель может приводиться в действие напрямую от источника без использования зубчатой передачи. Также это бесщеточный синхронный электродвигатель, который может разделить полный оборот на большое количество шагов.В ветряной турбине двигатель используется для выработки электричества. Найдите поставщиков, производителей, продукцию и спецификации ветряных генераторов с шаговыми двигателями на GlobalSpec – надежном источнике информации о ветряных генераторах с шаговыми двигателями.
