Výroba generátoru větrných turbín z asynchronního motoru vlastníma rukama

Tyto práce spolu prakticky nemají nic společného, protože je nutné vyrobit systémové jednotky, které se liší podstatou a účelem. Pro výrobu obou prvků se používají improvizované mechanismy a zařízení, které lze použít nebo přepracovat do potřebné jednotky. Jednou z možností, jak vytvořit generátor, často používaný při výrobě větrného generátoru, je jeho výroba z asynchronního elektromotoru, což umožňuje problém vyřešit co nejúspěšněji a nejefektivněji. Podívejme se na tuto problematiku podrobněji:

Výroba generátoru z asynchronního motoru

Asynchronní motor je nejlepším „polotovarem“ pro výrobu generátoru. Má nejlepší ukazatele odolnosti proti zkratu a je méně náročný na prach nebo nečistoty. Asynchronní generátory navíc produkují „čistší“ energii, činitel čištění (přítomnost vyšších harmonických) těchto zařízení je pouze 2 % oproti 15 % u synchronních generátorů. Vyšší harmonické přispívají k zahřívání motoru a narušují režim otáčení, takže jejich malý počet je velkým plusem konstrukce.

Asynchronní zařízení nemají rotující vinutí, což výrazně eliminuje možnost jejich selhání nebo poškození třením nebo zkratem.

Dalším důležitým faktorem je přítomnost napětí 220 V nebo 380 V na výstupních vinutích, což umožňuje připojit spotřebiče přímo ke generátoru a obejít systém stabilizace proudu. To znamená, že dokud je vítr, zařízení budou fungovat přesně stejně jako ze sítě.

Jediný rozdíl oproti provozu kompletního komplexu spočívá v tom, že se ihned po utišení větru přestane provozovat, zatímco baterie, které jsou součástí sady, po určitou dobu napájejí spotřebiče s využitím jejich kapacity.

Jak předělat rotor

Jedinou změnou, která se provádí v konstrukci asynchronního motoru při jeho přeměně na generátor, je instalace permanentních magnetů na rotor. Pro dosažení většího proudu se vinutí někdy převíjí silnějším drátem, který má menší odpor a dává lepší výsledky, ale tento postup není kritický, obejdete se bez něj – generátor bude fungovat.

Rotor asynchronního motoru nemá žádná vinutí ani jiné prvky, ve skutečnosti se jedná o obyčejný setrvačník. Rotor se zpracovává v kovovém soustruhu, bez něj se neobejdete. Proto při vytváření projektu musíte okamžitě vyřešit otázku technické podpory práce, najít známého soustružníka nebo organizaci, která takovou práci provádí. Průměr rotoru musí být zmenšen o tloušťku magnetů, které na něm budou instalovány.

Existují dva způsoby, jak upevnit magnety:

• výroba a montáž ocelového pouzdra, které se nasadí na rotor s předem zmenšeným průměrem, a poté se k pouzdru připevní magnety. Tato metoda umožňuje zvýšit sílu magnetů a hustotu pole, což přispívá k aktivnější tvorbě elektromagnetického pole
• zmenšení průměru pouze o tloušťku magnetů plus požadovanou pracovní mezeru. Tato metoda je jednodušší, ale bude vyžadovat instalaci silnějších magnetů, nejlépe neodymových, které mají mnohem větší sílu a vytvářejí silné pole.

Magnety jsou instalovány podél linií rotorové konstrukce, tj. ne podél osy, ale mírně odsazeny ve směru otáčení (tyto linie jsou na rotoru jasně viditelné). Magnety jsou uspořádány ve střídavých pólech a upevněny k rotoru pomocí lepidla (doporučuje se epoxidová pryskyřice). Po zaschnutí můžete sestavit generátor, kterým se nyní stal náš motor, a pokračovat v testovacích postupech.

Testování nově vytvořeného generátoru

Tento postup umožňuje zjistit účinnost generátoru a experimentálně určit otáčky rotoru potřebné k dosažení požadovaného napětí. Obvykle se uchylují k pomoci jiného motoru, například elektrické vrtačky s nastavitelnou rychlostí sklíčidla. Otáčením rotoru generátoru s připojeným voltmetrem nebo žárovkou kontrolují, jaké otáčky jsou potřebné pro minimální a jaký je maximální limit výkonu generátoru, aby získali data, na jejichž základě bude větrná turbína vytvořena.

Pro účely testování můžete připojit jakékoli spotřebiče (například topení nebo osvětlení) a ujistit se, že fungují. To pomůže odstranit všechny vznikající otázky a v případě potřeby provést změny. Například někdy se vyskytnou situace, kdy se rotor „zasekne“ a nespustí se při slabém větru. K tomu dochází, když jsou magnety nerovnoměrně rozloženy, a lze to eliminovat demontáží generátoru, odpojením magnetů a jejich opětovným zesílením do rovnoměrnější konfigurace.

Jakmile budou veškeré práce dokončeny, budete mít k dispozici plně funkční generátor, který nyní vyžaduje zdroj rotace.

Výroba větrné turbíny

Pro vytvoření větrné turbíny budete muset zvolit jednu z konstrukčních možností, kterých existuje mnoho. Existují tedy horizontální nebo vertikální konstrukce rotoru (v tomto případě se termín „rotor“ vztahuje k rotující části větrného generátoru – hřídeli s lopatkami, poháněné silou větru). Horizontální rotory mají vyšší účinnost a stabilitu při výrobě energie, ale vyžadují systém vedení proudění, který se zase musí na hřídeli snadno otáčet.

Čím výkonnější generátor, tím hůře se s ním točí a tím větší sílu musí větrný mlýn vyvinout, což vyžaduje jeho větší rozměry. Zároveň platí, že čím větší je větrný mlýn, tím je těžší a tím větší je jeho klidová setrvačnost, která tvoří uzavřený kruh. Obvykle se používají průměrné hodnoty a veličiny, které umožňují vytvořit kompromis mezi velikostí a snadností otáčení.

Vertikální větrné turbíny se snáze vyrábějí a nejsou náročné na směr větru. Jsou však méně účinné, protože vítr působí rovnoměrně na obě strany lopatky, což ztěžuje rotaci. Aby se této nevýhodě předešlo, bylo vytvořeno mnoho různých konstrukcí rotorů, například:

• Savonius rotor
• Rotor Daria
• Lenzův rotor

Známý ortogonální vzory (rozmístěné vzhledem k ose otáčení) nebo helikoidní (lopatky mající složitý tvar připomínající závity spirály). Všechny tyto konstrukce mají své výhody a nevýhody, z nichž hlavní je absence matematického modelu otáčení konkrétního typu lopatek, což činí výpočet extrémně složitým a přibližným. Proto se postupuje metodou pokus-omyl – vytvoří se experimentální model, identifikují se jeho nedostatky s přihlédnutím k tomu, který pracovní rotor je vyroben.

Nejjednodušší a nejběžnější konstrukcí je Savoniův rotor, ale v poslední době se na internetu objevilo mnoho popisů dalších větrných generátorů založených na jiných typech.

Konstrukce rotoru je jednoduchá – hřídel na ložiskách, na jejíž horní části jsou upevněny lopatky, které se vlivem větru otáčejí a přenášejí točivý moment na generátor. Rotor je vyroben z dostupných materiálů, instalace nevyžaduje nadměrnou výšku (obvykle se zvedá o 3-7 m), to závisí na síle větru v regionu. Vertikální konstrukce nevyžadují téměř žádnou péči ani údržbu, což usnadňuje provoz větrného generátoru.

Autor Aluarius Délka čtení 4 min. Zhlédnutí 1.3 tis. Publikováno 12.01.2016

Všechny domácí spotřebiče používané dnes v domácnosti fungují na elektřinu. To znamená, že elektrický proud se stává hlavní mechanickou prací zařízení. Tato závislost má však i nevýhodu – elektrickou energii lze získat z mechanické energie. A mnoho řemeslníků to využívá k výrobě generátoru z asynchronního motoru vlastníma rukama.

Každý, kdo má dům za městem, čelí problému nestabilního napájení. Buďme upřímní, je to problém číslo jedna letních chalup. Generátory, které běží na benzín nebo naftu, pomáhají z této situace vyjít. Taková energetická zařízení však nejsou levným potěšením, takže mnoho letních obyvatel si generátory sestavuje vlastníma rukama a k tomu používá asynchronní motor.

Jak funguje asynchronní generátor?

Jak tedy bylo uvedeno výše, asynchronní motor může pracovat v generátorovém režimu pouze tehdy, pokud vytváří rotorový moment a je správně vybrána a zapojena kondenzátorová skupina.

Pokud jde o točivý moment, existuje obrovské množství konstrukcí a zařízení, které tento točivý moment dokáží vytvořit. Zde je jen několik příkladů.

• Může se jednat o jakýkoli nízkoenergetický benzínový nebo naftový motor. Mnoho řemeslníků k tomu používá motorové pily nebo ruční traktory. Pro zvýšení rychlosti otáčení rotoru elektromotoru je nutné vypočítat poměr průměru řemenic instalovaných na rotoru a hřídele benzínového motoru. Rotace se přenáší pomocí řemene, řetěz se v tomto případě nepoužívá kvůli vysoké rychlosti otáčení.
• Mechanickou energii lze vytvořit pomocí vody instalací lopatkové konstrukce, podobné lodnímu vrtuli, pod její proud.
• Existuje možnost použití větrné turbíny. Obvykle se taková zařízení instalují ve stepních zónách, kde je vítr neustále přítomen.

Toto jsou tři hlavní způsoby, jak získat elektrický proud pomocí indukčního motoru.

Pozor! Všichni odborníci ujišťují, že ideální možností pro využití mechanické energie motoru je motor s tzv. věčnými volnoběžnými otáčkami. To znamená, že otáčky se nemění a jsou konstantní hodnotou. Kromě toho budete muset zvýšit otáčky hřídele elektromotoru, které se budou od jmenovitých lišit o 10 %.

Jmenovité otáčky zjistíte na štítku nebo v cestovním pasu zařízení. Jednotkou měření jsou otáčky za minutu. Pokud jste tento indikátor nenašli, můžete jej určit připojením motoru k napájecí síti po předchozí instalaci otáčkoměru na hřídel.

Čtěte také: Struktura a princip činnosti třífázového asynchronního motoru

Nyní ohledně kondenzátorů a schématu zapojení elektromotoru. Za prvé, existuje určitá závislost kapacity kondenzátoru na výkonu generátoru. Zde je tabulka níže.

Za druhé, kapacita kondenzátorů na každém lemování motoru je stejná. Za třetí, vezměte v úvahu, že vysoká kapacita může vést k přehřátí elektromotoru. Proto striktně dodržujte poměr v tabulce. Za čtvrté, instalace a montáž kondenzátorové skupiny je zodpovědná záležitost, proto buďte opatrní. V této záležitosti je velmi důležitá izolace.

Rada! Kondenzátory zapojte do trojúhelníku a vinutí do hvězdy.

Mimochodem, níže je schéma, jak zapojit elektromotor jako generátor.

A ještě jedna věc. Generátor z asynchronního motoru s kotvou nakrátko produkuje velmi vysoké napětí. Pokud tedy potřebujete napětí 220 V, doporučuje se za něj nainstalovat snižovací transformátor. Můžete také předělat jednofázové elektromotory s nízkým výkonem, které se používají v domácích spotřebičích. Samozřejmě budou také nízkoenergetické, ale zapnutí žárovky nebo připojení modemu s jejich pomocí nebude problém. Mimochodem, začínající domácí řemeslníci začínají svou činnost jako elektrikáři s takovými malými zařízeními. Jejich obvod je jednoduchý, součástky jsou dostupné a samotné sestavené zařízení je prakticky bezpečné.

Doporučení pro provoz generátorů

1. Generátor vyrobený z asynchronního motoru je vysoce nebezpečné zařízení. A nezáleží na tom, jaký typ motoru přenáší mechanickou energii. V každém případě je nutné dbát na bezpečnost provozu. Nejjednodušší je zařízení řádně izolovat.
2. Pokud má být asynchronní generátor používán pravidelně jako zdroj elektrické energie, musí být vybaven měřicími přístroji. K tomuto účelu se obvykle používá otáčkoměr a voltmetr.
3. Obvod jednotky musí samozřejmě mít také dvě tlačítka: „ZAPNUTO“ a „VYPNUTO“.
4. Uzemnění je nutností.
5. Zvažte také skutečnost, že výkon asynchronního generátoru se obvykle liší od výkonu samotného elektromotoru o 30-50 %. To je způsobeno ztrátami při přeměně mechanické energie na elektrickou.
6. Věnujte pozornost provozní teplotě. Stejně jako spalovací motor se i generátor zahřívá.

Závěr na toto téma

Výroba generátoru z běžného asynchronního motoru vlastníma rukama není problém. Je důležité dodržovat všechny požadavky, které jsme popsali výše. Malá nepřesnost a všechno se může pokazit. V každém případě už nebude možné získat proud 220 voltů, a i když ano, samotná jednotka nebude fungovat dlouho.