DIY-Windmühle für 150 $

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Alternative Energiequellen

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Kürzlich kam mir die Idee, meinen eigenen Strom für das Haus zu erzeugen. Es war kein großer Bedarf, aber mein Interesse an diesem Thema wuchs, als ich einen Artikel über den Zusammenbau einer Windmühle mit Motor aus einem Laufband und PVC-Rohren las. Nach einer vorherigen Schätzung der Kosten ergab sich, dass eine Windmühle, die etwa 150 bis 200 Watt Strom erzeugen könnte, etwa 50 bis 250 US-Dollar kostet (dies ist viel günstiger als die Nutzung). Sonnenkollektoren bei gleicher Ausgangsleistung). Und in diesem Artikel werde ich Ihnen meine Erfahrung mit dem Bau einer Windmühle mit meinen eigenen Händen mitteilen.

Wie funktioniert eine Windmühle?

Jede Windmühle, unabhängig von ihrer Größe und ihrem Zweck, arbeitet nach den folgenden Prinzipien:

1. Ein ständiger Wind weht.
2. Eine Wetterfahne (Windmühlenschwanz) dreht sich im Wind.
3. Die mit dem Generator verbundenen Rotorblätter (direkt oder über ein Getriebe) bringen ihn unter der Kraft des Windes in Rotation.
4. Durch die Rotation erzeugt der Generator Strom.

Klingt nicht so schwierig, oder? Kommen wir also zu den Einzelheiten.

Werkzeug

Für die Herstellung einer Windmühle wird kein spezielles Werkzeug benötigt. Folgende Tools habe ich verwendet:

- Metallsäge
- bohren und bohren dafür
- Roulette
- Schraubenschlüssel
-Gasschlüssel
- Winkelmesser
- Schleifpapier (verschiedene Körnung)

Erforderliche Angaben

Meine Aufgabe war es, eine Windmühle zu möglichst geringen Kosten zu bauen (weil ich Student bin und nur begrenzte Finanzen habe). Also habe ich eine fertige Lösung zum Bau einer einfachen Windmühle aus dem Internet genommen und sie noch weiter vereinfacht. Alle notwendigen Ersatzteile können auf jedem Baumarkt oder in einem Geschäft gekauft werden. Viele werden wahrscheinlich in Ihrer Garage oder Ihrem Schuppen landen.

Also hier ist, was ich verwendet habe:
- Blech 25x35cm
- 1/4" x 25 cm Schlauch
- 1/4 "Flansch
- Vierkantrohr 20-25 mm L=1m
- Sägeblatt (für Nabe)
- Stift (zum Verbinden der Scheibe mit der Motorachse)
- zwei Autoklemmen
- 8 "x 4" PVC-Rohr
- 30 "x 8" PVC-Rohr
- Gleichstrommotor (Generator)
- Schrauben, Unterlegscheiben, Muttern
- Metallschrauben
- Dioden für Strom 10-40A (mehr möglich)

Es gibt keine Probleme, diese Ersatzteile zu bekommen, außer für den Motor. Aus dem Internet ist die beliebteste Option, den Ametek-Motor von alten Tonbandgeräten zu verwenden. Wählen Sie bei der Auswahl eines Generators (Motors) diejenigen mit der höchsten Anzahl von Volt pro Umdrehung. Zum Beispiel gibt der von mir verwendete "Ametek" -Motor 30 V bei 325 U / min aus, also Es eignet sich hervorragend als Generator in einer Windmühle. Denken Sie auch daran, dass Sie einen Motor mit mindestens 12 V benötigen, um den Wechselrichter mit Strom zu versorgen oder die Batterie aufzuladen. Bei meinem Design erreicht die Drehzahl bei gutem Wind problemlos Werte von 300-400 U/min.

Klingenherstellung

Der wichtigste Teil einer Windmühle sind wahrscheinlich die Flügel. Die meisten stellen sie aus Holz oder Verbundwerkstoffen (Glasfaser und Epoxid) her. Aber ich denke, dass es realistisch ist, sie aus einer gewöhnlichen PVC-Wasserleitung herzustellen (in Bezug auf die Effizienz werden sie nicht schlechter sein). Bevor wir fortfahren, ein wenig Theorie über Windmühlenblätter ...
- Je länger die Blätter, desto leichter drehen sie sich bei leichtem Wind, aber sie haben eine langsame Rotationsgeschwindigkeit.
- An den Enden der Rotorblätter ist die Rotation größer als an der Basis, daher muss bei ihrer Herstellung das Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeit der Rotorblätter zur Windgeschwindigkeit (TSR) berechnet werden (z. B. drehen sich alte Windmühlen). ganzjährig mit einer konstanten Drehzahl von 40 U/min.)
- Die Leistung, die aus Windenergie gewonnen werden kann, ist gleich der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit. Diese. P=k*v^3, wobei k die Windturbinenkonstante und v die Windgeschwindigkeit ist.
- Nach dem Betzschen Gesetz können nur ~59.3 % der Energie aus Wind gewonnen werden. Diese. in Wirklichkeit wird unsere Formel die Form annehmen: . P=0.593*k*v^3, wobei k der Verlust in der Windkraftanlage aufgrund mechanischer Reibung usw. ist.
- Je höher die Windmühle über dem Boden installiert ist, desto mehr Energie kann aus der Windenergie gewonnen werden (6-15 Meter empfohlen, aber ich habe sie in einer Höhe von 4 Metern installiert).

Die Klingen selbst lassen sich ganz einfach aus einem Rohr herstellen. Es ist notwendig, das PVC-Rohr in drei Abschnitte zu schneiden: zwei mit jeweils 3 Grad. und ein Abschnitt 150 Grad. (Ich habe versucht, dies in meinem Lieblings-CAD-Programm – MS Paint – ganz grob zu zeichnen :) ). Die roten Linien sind die Schnittlinien. Um die Schnittlinie über die gesamte Länge besser erkennen zu können, empfehle ich, Klebeband, Klebeband oder einfach nur Papier aufzukleben. Von einem Rohrstück 60 Grad. Sie erhalten breite Blätter, die sich bei leichtem Wind leicht, aber langsam drehen. Empirisch können Sie den optimalen Winkel selbst wählen, je nach Übung liegt er irgendwo zwischen 150 und 75 Grad. Schneiden Sie zunächst breite Klingen aus und schneiden Sie sie dann bei Bedarf schmaler ab. Und denken Sie daran: „Sieben Mal messen – einmal schneiden.“

Nachdem alles geschnitten ist, habe ich die Kanten abgerundet. Wenn Sie der Aerodynamik folgen, müssen Sie die Hauptkante abrunden und das Heck ausrichten, aber in der Praxis habe ich bei der Verwendung von PVC-Rohren keinen Unterschied festgestellt. Im Allgemeinen können Sie Klingen wie diese herstellen (siehe Bild) ...

Fertigung des Befestigungspunktes der Blätter (Hub)

Die nächste Aufgabe besteht darin, den Befestigungspunkt für die Blätter (Propellernabe, Nabe) herzustellen. Es gibt viele verschiedene Herstellungsmethoden. Ich empfehle, es aus einem Sägeblatt herzustellen, es ist leicht zu finden und leicht zu bohren. Bohren Sie mit einem Bohrer drei Gruppen von Löchern (jeweils 3) mit einem Versatz von 2 Grad (hier benötigen Sie möglicherweise einen Winkelmesser). Der Abstand in der Gruppe zwischen den beiden Löchern beträgt 120 Zoll (siehe Bild).

Wenn Sie auch vorhaben, ein Sägeblatt als Nabe zu verwenden, vergessen Sie nicht, alle Zähne darauf abzuschleifen. Andernfalls kann es Ihnen und anderen schaden, wenn es sich aus irgendeinem Grund löst.

Nachdem alles gebohrt ist und wir von der Zuverlässigkeit und Sicherheit der Nabe überzeugt sind, können Sie die Blätter mit Schrauben und Muttern daran schrauben. Achten Sie darauf, eine Sicherungsscheibe anzubringen oder eine Dichtmutter zu verwenden.

Herstellung einer Wetterfahne und eines Scharniers zum Drehen

Jetzt müssen wir einen Drehteller bauen, auf dem unser Generator installiert wird. Dazu verwenden wir ein Vierkantrohr, ein Stück PVC-Rohr, einen Flansch und ein kleines Blech. Im Bild unten sehen Sie eine grobe Skizze, wie es aussehen wird.

Zunächst muss der Schwanz der Windmühle (Wetterfahne) aus einem Stück Eisen geschnitten werden. Die Form ist nicht sehr wichtig und dient hauptsächlich dazu, ein ästhetisches Erscheinungsbild zu verleihen.

Außerdem machen wir entlang des Vierkantrohrs einen Schnitt (es ist einfacher, dies mit einer Mühle zu tun). Die Länge ist nicht sehr wichtig, ich empfehle 20-25 cm Dann stecken wir unsere Wetterfahne in den Schlitz und bohren Löcher in Rohr und Blech. Mit Schrauben befestigen.

Es ist auch notwendig, den Generator vor schlechtem Wetter zu schützen. Auch hierfür verwenden wir ein Kunststoffrohr. In der Abbildung unten ist meiner Meinung nach klar, wie es aussehen wird (das seitliche Loch dient für Steckdosen).

Dann malen wir alles und sammeln es auf dem Haufen. Wir befestigen den Motor und die Abdeckung dafür mit Schellen am Rohr. Von der Unterseite des Rohrs, näher am Motor, installieren wir den Flansch und befestigen ihn mit selbstschneidenden Schrauben.

Herstellung des Mastes

Jede Windmühle braucht einen Mast (Turm). Ich habe es aus PVC-Rohren und verschiedenen Fittings für Kunststoffrohre gemacht. Für meinen Mast brauchte ich: 1 "PVC-Rohr, eine Kupplung dafür, 3 T-Abzweige.

Der Mast ist einfach zu machen und sieht so aus:

Als nächstes pflanzen wir unsere gesamte Struktur auf den resultierenden Mast.

Windmühle ist fertig

Es bleibt nur noch unsere Nabe mit Flügeln auf die Motorwelle zu setzen und unsere hausgemachte Windmühle ist fertig!

Im Bild unten sehen Sie ein experimentelles Design mit sechs Schaufeln. Es dreht sich fast ruhig, aber die Drehzahl überschreitet 100 U / min nicht.

Im Batteriefach erfolgt die Stromversorgung parallel zu den Solarpanels. Ich verwende 2 Batterien. Sie können normale Autobatterien verwenden. Vergessen Sie nicht, die Dioden zwischen den Batterien und dem Windmühlengenerator zu löten, da sonst der Strom von den Batterien zum Generator fließt.

Bei den Versuchen stellte sich heraus, dass dünnere Blätter bei meinen Windverhältnissen besser funktionieren. Daher habe ich große weiße Klingen verwendet (siehe vorherige Fotos) und sie etwas getrimmt. Das Ergebnis ist eine erhöhte Rotationsgeschwindigkeit.

Autor: Koltykov A.V.; Veröffentlichung: cxem.net

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