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Avere il proprio generatore eolico è molto redditizio. In primo luogo, una persona riceve elettricità gratuita. In secondo luogo, l'elettricità può essere ottenuta in luoghi lontani dalla civiltà, dove non esistono linee elettriche. Un mulino a vento è un dispositivo progettato per generare energia eolica cinetica. Molti artigiani hanno imparato ad assemblare un generatore eolico verticale con le proprie mani, e ora scopriremo come è possibile farlo.
Progettazione e tipologie di turbine eoliche
I generatori eolici hanno molti nomi, ma è più corretto chiamarli impianto eolico. Un parco eolico è costituito da apparecchiature elettriche e da una struttura meccanica, ovvero una turbina eolica, interconnesse in un unico sistema. Un impianto elettrico aiuta a trasformare il vento in una fonte di energia.
Esistono molti tipi di generatori eolici, ma in base alla posizione dell'asse di lavoro sono convenzionalmente divisi in due gruppi:
- I mulini a vento con asse di rotazione orizzontale sono i più comuni. L'impianto elettrico è caratterizzato da un'elevata efficienza. Inoltre, il meccanismo stesso è in grado di resistere meglio agli uragani e con venti leggeri il rotore si avvia più velocemente. I generatori eolici orizzontali hanno un controllo della potenza più semplice.
- I mulini a vento con asse di rotazione verticale sono in grado di funzionare anche a basse velocità del vento. Le turbine sono silenziose e più facili da produrre, quindi molto spesso vengono installate da artigiani nel loro cortile.Tuttavia, la caratteristica del design di un mulino a vento verticale consente di installarlo solo a livello del suolo. Per questo motivo, l’efficienza dell’impianto elettrico è notevolmente ridotta.
I generatori eolici si differenziano in base al tipo di girante:
- I modelli ad elica o ala sono dotati di pale perpendicolari all'albero orizzontale di lavoro.
- I modelli a carosello sono anche chiamati rotanti. Sono tipici delle turbine eoliche verticali.
- Anche i modelli a tamburo hanno un asse di lavoro verticale.
Per generare energia eolica cinetica su scala industriale vengono solitamente utilizzati generatori eolici ad elica. I modelli a tamburo e a carosello sono di dimensioni maggiori e hanno un meccanismo meno efficiente.
Tutte le turbine eoliche possono essere dotate di moltiplicatore. Questo cambio crea molto rumore durante il funzionamento. I moltiplicatori solitamente non vengono utilizzati nelle turbine eoliche domestiche.
Principio di funzionamento delle turbine eoliche
Vale la pena notare che il principio di funzionamento di un generatore eolico è lo stesso, indipendentemente dal suo design e dal suo aspetto. La produzione di energia inizia dal momento in cui le pale del mulino a vento ruotano. In questo momento, viene creato un campo magnetico tra il rotore e lo statore del generatore. Serve come fonte di energia che genera elettricità.
Quindi, come abbiamo scoperto, un generatore eolico è composto da due parti principali: un meccanismo rotante con pale e un generatore. Ora sul lavoro dell'animatore. Questo cambio è installato su un mulino a vento per aumentare la velocità dell'albero di lavoro.
Quando il rotore del generatore ruota, viene generata corrente alternata, ovvero escono tre fasi. L'energia generata raggiunge il controller e da qui va alla batteria.In questa catena c'è un altro dispositivo importante: un inverter. Converte la corrente in parametri stabili e la fornisce al consumatore attraverso la rete.
Artigianato industriale del mulino a vento 2
Nel campo dell'energia eolica, è molto famoso il generatore eolico cinetico industriale artigianale 2, che dispone di un'unità modificata per la generazione di energia eolica. Per calcolare la potenza di un impianto elettrico, la somma delle velocità delle sue parti funzionanti viene moltiplicata per 0,1. La dimensione dell'area di lavoro è determinata dalle dimensioni del rotore. Durante la rotazione produce energia cinetica kU anziché energia elettrica EU.
La rotazione delle pale dipende dalle raffiche di vento. La velocità ottimale si osserva ad un'altitudine di 160–162 m Un temporale aumenta la velocità del vento del 50% e la semplice pioggia fino al 20%.
I rotori del generatore eolico industrial craft 2 si differenziano per le dimensioni e il materiale delle pale, nonché per i valori massimi di forza del vento a cui sono in grado di funzionare:
- il rotore in legno con pale 5x5 è progettato per un range di velocità del vento da 10 a 60 MCW;
un rotore in ferro con 7x7 pale è progettato per un range di velocità da 14 a 75 MCW; - il rotore in acciaio con 9x9 pale è progettato per un range di portate d'aria da 17 a 90 MCW;
- Il rotore in fibra di carbonio con pale 11x11 è progettato per una gamma di portate d'aria da 20 a 110 MCW.
I generatori eolici cinetici Industrial Craft 2 non sono posizionati vicini l'uno all'altro sullo stesso livello, dando le spalle l'uno all'altro.
Autoproduzione di un generatore eolico verticale
Un mulino a vento con un albero verticale è il più semplice da realizzare. Le lame sono realizzate con qualsiasi materiale, l'importante è che sia resistente all'umidità e al sole, oltre che leggero.Per le pale di un generatore eolico domestico, è possibile utilizzare un tubo in PVC, utilizzato nella costruzione di fognature. Questo materiale soddisfa tutti i requisiti di cui sopra. Quattro lame alte 70 cm sono ritagliate in plastica, più due delle stesse sono in acciaio zincato. Gli elementi in stagno vengono modellati a semicerchio e poi fissati su entrambi i lati del tubo. Le restanti lame sono montate alla stessa distanza in un cerchio. Il raggio di rotazione di un tale mulino a vento sarà di 69 cm.
La fase successiva è l'assemblaggio del rotore. Avrai bisogno di magneti qui. Per prima cosa prendi due dischi di ferrite con un diametro di 23 cm e su un disco fissa sei magneti al neodimio con la colla. Con un diametro del magnete di 165 cm si forma tra loro un angolo di 60°O. Se questi elementi sono più piccoli, il loro numero aumenta. I magneti non vengono semplicemente incollati a casaccio, ma la polarità viene cambiata uno ad uno. I magneti in ferrite sono fissati al secondo disco in modo simile. L'intera struttura è generosamente riempita di colla.
La cosa più difficile è realizzare lo statore. Devi trovare un filo di rame spesso 1 mm e ricavarne nove bobine. Ogni elemento deve contenere esattamente 60 turni. Successivamente, il circuito elettrico dello statore viene assemblato dalle bobine finite. Tutti e nove sono disposti in cerchio. Innanzitutto, collega le estremità della prima e della quarta bobina. Successivamente, collega la seconda estremità libera della quarta all'uscita della settima bobina. Il risultato è stato un elemento monofase di tre bobine. Il circuito della seconda fase è assemblato dalle tre bobine successive in ordine, a partire dal secondo elemento. L'ultima fase da assemblare allo stesso modo è la terza fase, partendo dalla terza bobina.
Per collegare il circuito, viene ritagliata una forma dal compensato. Sopra è posizionata la fibra di vetro e su di essa è disposto un circuito di nove bobine. Tutto questo viene versato con la colla, dopo di che viene lasciato fino a completo indurimento.Non prima di un giorno dopo, il rotore e lo statore possono essere collegati. Innanzitutto, il rotore viene posizionato con i magneti verso l'alto, lo statore viene posizionato su di esso e il secondo disco viene posizionato sopra con i magneti verso il basso. Il principio di connessione può essere visto nella foto.
Ora è il momento di assemblare il generatore eolico. Il suo intero circuito sarà costituito da una girante con pale, una batteria e un inverter. Per aumentare la coppia, si consiglia di installare un cambio. Il lavoro di installazione ha il seguente ordine:
- Un albero durevole è saldato da un angolo, tubi o profilo in acciaio. In altezza, dovrebbe sollevare la girante con le pale sopra il colmo del tetto.
- La fondazione viene versata sotto l'albero. È necessario un rinforzo e vengono forniti ancoraggi sporgenti dal calcestruzzo.
- Successivamente, la girante con il generatore viene fissata all'albero.
- Dopo aver installato l'albero sulla fondazione, viene fissato agli ancoraggi, quindi rinforzato con rinforzi in acciaio. Per questi scopi è adatto un cavo o un'asta di acciaio di 10-12 mm di spessore.
Quando la parte meccanica del generatore eolico è pronta, si comincia a montare il circuito elettrico. L'uscita del generatore fornirà corrente trifase. Per ottenere una tensione costante, nel circuito è installato un raddrizzatore a diodi. La ricarica della batteria è controllata tramite un relè per auto. Il circuito termina con un inverter, dal quale vengono forniti i 220 volt necessari alla rete domestica.
La potenza di uscita di un tale generatore eolico dipende dalla velocità del vento. Ad esempio, a 5 m/s l'impianto elettrico produrrà circa 15 W, mentre a 18 m/s è possibile ottenere una potenza fino a 163 W. Per aumentare la produttività, l'albero del mulino a vento viene allungato fino a 26 metri: a questa altezza la velocità del vento è maggiore del 30%, il che significa che l'elettricità generata è circa una volta e mezza maggiore.
Il video mostra l'assemblaggio di un generatore per un mulino a vento:
Assemblare un generatore eolico è una questione complessa. È necessario conoscere le basi dell'ingegneria elettrica, essere in grado di leggere gli schemi e utilizzare un saldatore.
