Windgenerator van een autodynamo zelf maken: montagetechniek van de windmolen en analyse van fouten

Windmolens – een veelbelovend alternatief voor traditionele energie. Windenergie, omgezet in elektriciteit, belooft goedkoop, gemakkelijk te verkrijgen en met lage kosten. En als u de energierekeningen van nu in ogenschouw neemt, is het om te besparen de moeite waard om te proberen zelf een windgenerator te bouwen, bent u het daarmee eens?

Er zijn echte voorbeelden van installaties die een behoorlijke hoeveelheid energie opwekken. Toch hebben windmolens voorlopig nog een flinke voorsprong op andere technologieën die de traditionele elektriciteitsopwekking kunnen evenaren.

Wij hebben een gids opgesteld waarmee u zelf een windgenerator van een autogenerator kunt bouwen. In het hier aangeboden artikel worden veelvoorkomende fouten bij het bouwen van windmolens uitvoerig besproken. Ter verduidelijking is het artikel voorzien van relevante foto's en video's.

Over zelfgemaakte windmolens voor thuis

Er is op het huishoudelijke vlak een bijzondere belangstelling voor windenergie. Dat is begrijpelijk als u een vluchtige blik op de volgende energierekening werpt. Daarom worden allerlei klussers actief en maken ze gebruik van elke kans om goedkope elektriciteit te krijgen.

Een van deze mogelijkheden, die zeer reëel is, hangt nauw samen met een windmolen van een autogenerator. Het reeds bestaande apparaat – de autogenerator – hoeft alleen maar te worden uitgerust met correct gemaakte bladen om van de generatoraansluitingen enige elektrische energie te kunnen afnemen.

Wel zal hij alleen efficiënt werken als het waait.

Een praktijkvoorbeeld van het gebruik van windgeneratoren in een huishoudelijke omgeving. Een goed doordacht en efficiënt windmolenontwerp. Er is een driebladige rotor geïnstalleerd, wat zeldzaam is voor huishoudelijke apparaten.

In principe is vrijwel elke autogenerator geschikt om een windmolen te bouwen. Maar voor de klus probeert men meestal een krachtig model te kiezen dat hoge stromen kan leveren. Daarom zijn generatoren van vrachtwagens, grote passagiersbussen, tractoren en dergelijke erg populair.

Naast de generator voor het maken van de windmolen zijn er nog een aantal extra componenten nodig:

• een twee- of driebladige propeller;
• een auto-accu;
• een elektrische kabel;
• een mast, steunelementen, bevestigingsmateriaal.

Een twee- of driebladige propellerconstructie wordt als het meest optimaal beschouwd voor een klassieke windturbinegenerator. Maar een huishoudelijk project is vaak ver verwijderd van de technische klassieken. Daarom probeert men voor een thuisconstructie meestal al bestaande propellers te vinden.

Een ventilatorwaaier van een personenauto, die zal worden gebruikt als propeller van een thuiswindturbine. Het lichte gewicht en het grote effectieve oppervlak voor windkracht maken dergelijke opties bruikbaar.

Zo kan bijvoorbeeld de waaier van een buitenunit van een airconditioning-splitsysteem of van de ventilator van dezelfde auto worden gebruikt. Maar als u de tradities van het ontwerpen van windturbines wilt volgen, zult u de propeller van de windmolen van begin tot eind met uw eigen handen moeten maken.

Voordat u een besluit neemt over de montage en installatie van een windgenerator, is het verstandig om de klimaatgegevens van de locatie te beoordelen en de terugverdientijd te berekenen. De informatie uit een zeer interessant artikel dat wij u aanbevelen om te lezen, kan hierbij aanzienlijk helpen.

Technologie voor het assembleren van een windgenerator

De optimale basis voor de generator van een thuiswindmolen lijkt het model AT-700, afkomstig van een tractor uit de DT-serie. Echter, deze tractor generator is in zijn oorspronkelijke vorm ontworpen voor een rotorrotatiefrequentie tot 6000 tpm. Voor een thuiswindmolenconstructie is deze parameter duidelijk overdreven.

Er zijn twee uitwegen uit de situatie:

1. Een of andere versnellingsreductor toepassen die de gewenste overbrengingsverhouding geeft.
2. De bestaande statorwikkeling van de AT-700 opnieuw wikkelen voor lage toerentallen.

In principe zijn beide moderniseringsopties haalbaar. Maar volgens de feedback van ervaren ontwerpers is de optie met het opnieuw wikkelen van de statorwikkeling acceptabeler. Zeker als u rekening houdt met het gewicht van de AT-700 generator zelf, dat 6 kg bedraagt.

Tractorgenerator AT-700. Talrijke projecten in de huishoudelijke sector zijn ontwikkeld op basis van dit apparaat, dat een hoge stroomopbrengst heeft. Er is echter een kleine modernisering nodig.

Als u het apparaat met een reductor uitbreidt, wordt het gewicht van de totale module verdubbeld. En dit is een belangrijke parameter voor de windmolenconstructie. Men streeft er altijd naar het gewicht te verminderen.

Bij gebruik van de generator K 701 in de windmolenconstructie is enige modernisering nodig:

Stap 1. De rotor van de windmolen

Het materiaal voor de vervaardiging van de schroefbladen is een bevloeiingsaluminium buis (d = 200 mm) met een lengte van 0,7 – 1,0 m. Deze wordt in de lengte in vier stukken gesneden, en vervolgens worden uit twee of drie van de verkregen delen de benodigde bladvormen gesneden.

Omdat aluminium een goed bewerkbaar materiaal is, is het uit een pijpstuk snijden van de juiste bladvorm geen probleem. Het belangrijkste is om de mal correct te berekenen en te tekenen.

De gemaakte bladen van de toekomstige schroef moeten op de een of andere manier worden bevestigd en op de generatoras worden gemonteerd. Dit werk is complexer, vereist een nauwkeurige balans, vooral bij een driebladige constructie. Er zijn tal van opties voor het vervaardigen van de schijf van de schroef. Een daarvan is het maken van dit onderdeel uit aluminium platen.

U moet de diameter van de schijf berekenen, rekening houdend met de lengte van de bladen van één meter. Voor een spanwijdte van 2 meter kan de berekende diameter van de schijf 150-200 mm zijn. Op basis van de berekende diameter wordt uit plaatstaal het benodigde aantal ronde platen (6-7 stuks) gesneden.

Voorbeeld van de vervaardiging van een schroef voor een windgenerator uit een tweehonderd millimeter aluminium buis, gebruikt op landbouwvelden voor irrigatie van gewassen. Het resultaat is een lichte en effectieve constructie.

De uitgesneden ronde platen worden op elkaar gelegd, langs de randen uitgelijnd en vastgemaakt. Voor het bevestigen kan het beste hoogwaardige epoxyharslijm worden gebruikt. Maar andere bevestigingsmethoden zijn ook niet uitgesloten.

Op de voltooide gelijmde schijf moet u in het midden een gat markeren en boren voor bevestiging op de generatoras. Het gat moet worden afgewerkt met een spiebaan op maat van de spie die op de rotoras van de generator is geïnstalleerd.

De op deze manier voorbereide propellerschijf wordt gemarkeerd voor bevestiging van de bladen. Langs de gemarkeerde lijnen worden gaten geboord voor de bevestigingsbouten van de beugels. Deze onderdelen worden ook van aluminium gemaakt met een dikte die voldoende is om de overgebrachte krachten op te vangen.

Het enige wat nog rest is het bevestigen van de eerder gemaakte bladen aan de schijf op de gemarkeerde verbindingspunten, ze balanceren op een vlak oppervlak en vastzetten met bouten.

Stap 2. Het maken van een mast uit een buis

De tractorgenerator AT-700, uitgerust met een zelfgemaakte propeller, is al een echte windmolen. Om het maximale effect van de constructie te krijgen, is het wenselijk om deze 5-7 meter omhoog te brengen en ook nog te voorzien van een 360° rotatie.

Daarom wordt de windvaan-windmolen op een mast geplaatst, die het eenvoudigst kan worden gemaakt van een metalen buis.

Een geïnstalleerde mast van een metalen buis met een diameter van 50 mm met een windgenerator bovenaan. Voor de stabiliteit van de mast worden er spandraden van metalen kabel gebruikt.

Een mast van 5-7 meter hoog, voorzien van een windgenerator bovenaan, zal aanzienlijke belastingen ondervinden. Daarom moet de diameter van de metalen buis groot genoeg zijn – niet minder dan 50 mm aan de buitenkant.

De bevestiging van de mast gebeurt met vier kabelspanners, die bovenaan dicht bij de windmolen zijn bevestigd en tegenover elkaar zijn gespannen.

Onder de bovenrand van de mastbuis wordt in het binnengebied een paar geschikte lagers geperst of op een andere manier bevestigd. Dit wordt een draaiend steunblok, waar de windvaan met generator en propeller op komt te staan. Het enige wat nog rest is het maken van de windvaan zelf en het installeren van alle benodigde apparatuur erop.

Stap 3. Hoe u een aluminium windvaan maakt

De windvaanconstructie, met aan het ene uiteinde een plaats voor een auto-generator met propeller en aan het andere uiteinde – een plaats voor de 'staart', wordt aanbevolen van licht maar sterk materiaal te maken.

Een aluminium buis met rechthoekig profiel zou bijvoorbeeld perfect zijn voor de basis. Voor het bevestigen van de generator aan de profielbuis is het handiger om klemmen van zachte metalen band (bij voorkeur roestvrij staal) te gebruiken.

Voorbeeld van een mogelijke bevestiging van het generatorhuis op de profielbuis van de windvaan. Hier wordt een metalen frame gebruikt met voor- en achterbeugels voor een boutverbinding.

De staart van de windvaan kan worden gemaakt van hetzelfde aluminium plaat en met hoekijzers aan de profielbuis worden bevestigd. Op het zwaartepunt, op de profielbuis, moet een roestvrijstalen pen worden bevestigd.

Dit onderdeel – in de vorm van een lange bout (250-300 mm), met een diameter van ongeveer 30 mm (wordt berekend), gaat dwars door het lichaam van de aluminium profielbuis en wordt van onderen vastgezet met een moer. Bovenop de moer wordt een borgmoer geplaatst.

De diameter van de boutdraad moet iets kleiner zijn dan de binnendiameter van de lagerringen die in de mastbuis zijn geperst. In het midden van de bout, langs de as, wordt een gat van 7-10 mm geboord. Door dit gat wordt de elektrische kabel van de generator geleid en via de buis naar beneden naar de aansluitplaats gevoerd.

Stap 4. Installatie en aansluiting van de windgenerator

Na alle beschreven voorbereidingen (verplicht bij windstil weer) begint u met de installatie:

1. Op de basis van de windvaan bevestigt u met klemmen de tractordynamo.
2. U tilt de mast van de grond tot 1,5 – 2 meter en plaatst de windvaan met de steunbout op de lagers.
3. Tegelijkertijd voert u de kabel van de generator door het lichaam van de bout en verder in de buis tot aan het onderste uiteinde.
4. Ook plaatst u net onder de basis van de windvaan een begrenzer, die ervoor zorgt dat de windvaan 360° naar de ene of de andere kant kan draaien, maar niet verder.
5. U hijst de mast definitief omhoog en verstevigt deze met kabelstagen.
6. De uiteinden van de kabel worden aangesloten op het ontvangende apparaat (meestal via een regelaar op de accu).

Hiermee kan de constructie van de windgenerator als voltooid worden beschouwd. Er zijn echter nog tal van details in het proces die u tegen zult komen tijdens het gebruik van het apparaat.

Structuurschema van een complete windinstallatie: 1 – windmolen, 2 – laadomvormer accu; 3 – autoaccu; 4 – omvormer 24/220; 5,6 – uitgangen voor spanningen 220V en 24V

Deze onderdelen zijn verbonden met de automatische regeling van de energieopslag en -distributie. Apparaten zoals de laadcontroller, stroomomvormer en andere zijn verplichte componenten van windgeneratoren.

Foto-voorbeeld van de stapsgewijze montage van een windmolen

Laten we een voorbeeld bekijken van een windmolen van 24 V, gebouwd op basis van een autogenerator. Deze zelfbouw begint stabiel te werken bij een windsnelheid van 5 m/s. Bij gemiddelde wind met windstoten vanaf 15 m/s levert de installatie 8 tot 11 A, op dagen met harde wind neemt het rendement toe. Het vermogen is maximaal 300 W.

In feite is al het werk gedaan, het enige dat overblijft is het verbinden van de verspreide componenten van het in het huishouden nuttige systeem:

De met de hand gebouwde installatie levert 24 V, en u kunt deze gebruiken voor het opladen van accu's van mobiele apparatuur en voor het leveren van energie aan verlichtingslijnen met energiebesparende lampen

Analyse van ontwerpfouten

Het in elkaar zetten van een windgenerator in huiselijke omstandigheden met eigen handen is natuurlijk niet foutloos. Zelfs in de constructies van industriële windmolens worden door ingenieurs fouten gemaakt. Maar men leert van fouten, wat wordt bevestigd door de volledig geslaagde huishoudelijke constructies

Dus, onder de fouten bij het inrichten van huishoudelijke windgeneratoren komt vaak een detail voor als het ontbreken van een remmodule in de generatorconstructie. De standaard uitvoering van dergelijke apparaten (auto- of tractor-) voorziet niet in zo'n detail. Daarom moet de generator worden aangepast

Echter, niet elke 'constructeur' heeft zin om zich met dit delicate werk bezig te houden. Velen negeren dit detail, vertrouwend op 'misschien'. Het resultaat is dat bij sterke wind de schroef tot ongelooflijk hoge snelheden wordt opgevoerd. De generatorlagers houden het niet vol, vernielen de zittingen van de aluminium deksels. De rotor raakt geblokkeerd

Verwoeste windgenerator door tekortkomingen in de constructie. Fouten in het ontwerp en de montage van dergelijke constructies leiden tot ernstige gevolgen

Hetzelfde onderwerp betreft een tekortkoming met betrekking tot het ontbreken van een windvaanbegrenzer. Vaak wordt dit onderdeel eenvoudigweg vergeten te installeren en herinnert men het zich pas wanneer de windstromen de 'haan' om zijn as beginnen te draaien, zoals een tol in de show 'Wat? Waar? Wanneer?'. Het resultaat is betreurenswaardig

Minimale schade: het verdraaien en breken van de elektrische kabel, en in ernstige gevallen - het uiteenspatten van de hele constructie

Een andere opmerkelijke montagefout is de onjuiste berekening van het zwaartepunt op basis van de windvaan. In dit geval kan het apparaat enige tijd normaal functioneren. Maar na verloop van tijd ontstaat er een scheefstand in het lager, wordt de rotatievrijheid beperkt en neemt de efficiëntie van de constructie bij het leveren van energie sterk af.

Over hoe u correct een windgenerator berekent, leest u in het door ons voorgestelde artikel.

Vaak wordt de stroom van de generator rechtstreeks gebruikt om de accu te voeden. Al snel begint men zich af te vragen waarom de accu geen lading vasthoudt, of ontdekt men een doorslag van 2-3 cellen.

Dit is een banale en natuurlijke fout, aangezien het opladen van de accu in ieder geval moet plaatsvinden onder bepaalde stromen en spanningen. Hier is controle van dit proces nodig.

Voor thuisklussers die geïnteresseerd zijn in het onderwerp montage van een windgenerator, raden wij aan om nog een originele variant te bekijken. In het voorgestelde artikel wordt de vervaardiging van een opwekkingsinstallatie uit afgedankte onderdelen van een wasmachine beschreven.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Zelfs een gewone elektrische schroevendraaier kan een windmolen worden, als u de basis van de werking van een windturbine kent.

De interesse in windturbines neemt niet af. Integendeel, deze optie voor het opwekken van elektrische energie wordt steeds vaker overwogen door eigenaren van landelijk vastgoed.

Het is duidelijk dat als u meerdere soorten energie combineert – wind, zon, waterkracht of kerncentrales – een dergelijke combinatie een economisch effect kan hebben. Daarbij worden de risico's voor de gebruiker om zonder elektriciteit te vallen tot nul teruggebracht.

Wilt u vertellen hoe u zelf een windmolen hebt gebouwd om uw buitenhuis van elektriciteit te voorzien? Wilt u nuttige informatie delen die niet in het artikel wordt genoemd? Schrijf dan alstublieft een reactie in het onderstaande blok, deel uw ervaringen, technische nuances die alleen u kent en foto's over het onderwerp van het artikel.