Ako postaviť veternú turbínu (s obrázkami)

Veterná turbína je jednoduché mechanické zariadenie podobné veternému mlynu. Lopatky vašej turbíny budú zachytávať vzdušné prúdy a využívať tento pohyb na prenos mechanickej energie po hnacom hriadeli. Tento hriadeľ potom roztočí komponenty generátora, čím vytvorí čistú, obnoviteľnú energiu pre vašu domácnosť a zníži vaše účty za elektrinu. A čo viac, vašu turbínu možno väčšinou postaviť z jednoduchých materiálov dostupných v miestnom železiarstve.

Časť 1 z 5:Plánovanie vašej veternej turbíny


Určite priemernú rýchlosť vetra v mieste, kde plánujete stavať. Na to, aby účinná veterná turbína rentabilne vyrábala elektrickú energiu, potrebuje vietor s rýchlosťou najmenej 7 až 10 míľ za hodinu (11 až 16 kilometrov za hodinu). Väčšina veterných turbín funguje najlepšie pri rýchlosti 12 až 20 míľ za hodinu (19 až 32 km/h). Ak chcete zistiť priemernú ročnú rýchlosť vetra vo vašej oblasti, môžete si pozrieť online veterné mapy, ktoré uvádzajú priemernú rýchlosť vetra vo vašej oblasti.[1]
[2]

  • Môžete si tiež zakúpiť nástroj na meranie vetra, ktorý sa nazýva anemometer, a pomocou neho zmerať rýchlosť vetra v mieste plánovanej turbíny. Túto činnosť vykonávajte denne počas určitého časového obdobia.
  • Ak je rýchlosť vetra vo vašej oblasti pomerne stála, mesačné merania by mali byť viac než dostatočné, hoci sezónne zmeny môžu rýchlosť vetra drasticky ovplyvniť. Následne spriemerujte namerané hodnoty, aby ste zistili, či je turbína na vašom mieste rozumná.[3]


Prečítajte si stavebné predpisy týkajúce sa veterných turbín. Stavebné predpisy sa v jednotlivých oblastiach menia, takže sa budete musieť informovať na miestnej samospráve, aby ste sa uistili, že vaša turbína neporušuje predpisy. Niektoré predpisy stanovujú minimálnu vzdialenosť medzi turbínami, ako aj to, ako ďaleko musí byť turbína od hranice pozemku. Môžu existovať aj výškové obmedzenia stanovené miestnymi nariadeniami, ktoré budete musieť zohľadniť pri stavbe.

  • Predtým, ako investujete príliš veľa času do plánovania a výstavby, je tiež dobré prediskutovať stavbu veternej turbíny so susedmi. Takto môžete riešiť ich obavy týkajúce sa veterných turbín a vyriešiť ich prípadné mylné predstavy o hluku, rádiovom rušení a televíznom príjme.[4]


Vyhodnoťte rozstupy pre vašu veternú turbínu. Hoci samotná turbína nevyžaduje veľa priestoru, aby ste sa vyhli prípadným konfliktom so susedmi, mali by ste mať spravidla aspoň pol akra (0.2 hektáre) priestoru pre turbínu, ktorá vyrába až 3 kilowatty energie, a celý aker (0.4 hektáre) pre turbínu, ktorá produkuje až 10 kilowattov. Mali by ste mať aj dostatok vertikálneho priestoru na postavenie turbíny dostatočne vysoko, aby budovy a stromy nebránili vetru.[5]


Vyberte si medzi vopred pripravenými lopatkami veternej turbíny alebo lopatkami veternej turbíny vyrobenej svojpomocne. Druh lopatiek, ktoré používate, a konfigurácia lopatiek môžu ovplyvniť dizajn vašej turbíny. Staré poľnohospodárske veterné mlyny boli v podstate malé plachty pripevnené k rotujúcemu hriadeľu, ale veterné turbíny pripomínajú obrovské vrtule a majú veľké lopatky v tvare slzy. Tieto lopatky by mali mať správnu veľkosť a sklon, aby turbína fungovala efektívne.

  • Ak sa rozhodnete postaviť si čepele, môžete si ich vyrobiť z dreva alebo prierezov PVC rúr. Pokyny možno nájsť online prostredníctvom všeobecného vyhľadávania na internete „Urob si sám lopatky veternej turbíny.“
  • Či už si lopatky vyrobíte alebo kúpite, pravdepodobne budete chcieť mať na svojej veternej turbíne 3 lopatky. Použitie párneho počtu lopatiek, napríklad 2 alebo 4, zvyšuje pravdepodobnosť, že veterná turbína bude pri otáčaní vibrovať. Pridaním väčšieho počtu lopatiek sa zvýši krútiaci moment, ale turbína sa môže otáčať pomalšie.
  • Lopatky sa dajú vyrobiť aj z domácich výrobkov, napríklad z upravených lopatiek. Ak plánujete ísť touto cestou, vyberte si robustnú lopatu a možno budete chcieť nahradiť drevené násady niečím odolnejším, napríklad kovovou násadou.[6]
    [7]
    [8]


Výber generátora. Vaša veterná turbína musí byť pripojená ku generátoru, aby mohla vyrábať elektrinu. Väčšina generátorov je na jednosmerný prúd (DC), čo znamená, že ak chcete generátor použiť na dodávanie elektrického prúdu do domácnosti, budete ho musieť pripojiť k meniču prúdu, aby sa z neho vyrábal striedavý prúd (AC), ktorý používajú domáce spotrebiče.

  • Ako generátor by ste mohli použiť motor na striedavý prúd, hoci v ňom nemusí byť dostatočný zvyškový magnetizmus na vytvorenie dostatočne silného elektrického poľa.
  • Generátor sa pri výrobe elektrickej energie spolieha na pohyb, v tomto prípade na pohyb vašich lopatiek, a magnetickú silu. Hotový generátor bude pre začiatočníkov najjednoduchšou možnosťou, ale návody na výrobu vlastného generátora nájdete, ak na internete vyhľadáte „výroba generátora veternej turbíny“.“
  • Ak sa rozhodnete kúpiť generátor jednosmerného prúdu, hľadajte taký, ktorý je dimenzovaný na vysoké napätie a prúd a nízku rýchlosť otáčania (niekoľko stoviek namiesto niekoľkých tisícok otáčok za minútu). Musíte vytvárať aspoň 12 voltov počas stáleho časového obdobia.
  • Váš generátor by mal byť pripojený k batérii s hlbokým cyklom a regulátorom nabíjania medzi generátorom a meničom, aby bol menič a batéria chránená pred výkyvmi prúdu. To zároveň zabezpečí napájanie meniča počas obdobia slabého vetra.
  • Automobilové alternátory sa ako generátory neodporúčajú. Tie sa vo všeobecnosti musia otáčať oveľa vyššou rýchlosťou, než akú dokážu udržať veterné turbíny, aby mohli vyrábať energiu.[9]
    [10]

Časť 2 z 5:Montáž vretena a vreteníc veternej turbíny so zvislou osou


Zostavte si vreteno. Možno budete musieť privarovať vreteno k doske vretena, ale mnohé súpravy veterných turbín sa dodávajú s touto časťou už privarenou. Ak konštruujete svoju turbínu z dielov, ktoré ste si zakúpili, alebo z prebytočných dielov a musíte zvárať, uistite sa, že nosíte vhodné bezpečnostné vybavenie, ako je zváračský štít, zváračské rukavice, zváračská bunda a pracovná obuv.

  • Ak najprv zostavíte vreteno, môžete si turbínu zostaviť po častiach a pridávať k nej diely jeden po druhom. Toto bude pravdepodobne najefektívnejší spôsob zostavenia turbíny, ak sa o tento projekt pokúšate sami.[11]


Nasaďte náboj na vreteno. Aby ste zabránili hromadeniu trenia a zhoršeniu stavu vášho vretena/nábojnice, mali by ste medzi tieto dve časti umiestniť ložisko. Nasaďte ložisko na kužeľovitý koniec vretena, ktorý vyčnieva z dosky vretena, a posúvajte ho smerom k doske, kým sa nezastaví na hrubšej časti vretena. Náboj potom zasuňte na miesto, aby spočíval na ložisku tak, aby čapy náboja smerovali nahor.

  • Mal by zostať voľný priestor približne 4″ (10.2 cm) medzi vaším vretenom a ložiskom. Pri silnom vetre sa vaša turbína môže ohýbať, čo spôsobí, že lopatky sa ohnú a poškodia vaše vreteno.
  • Ak nemáte súpravu a staviate náboj od začiatku, môžete zvážiť použitie náboja prívesu 4 na 4. Takýto prístroj sa dá kúpiť vo väčšine obchodov s prívesnými potrebami, napríklad v miestnom obchode s automobilovými súčiastkami.[12]
    [13]


Pripevnite spodnú prírubu špice k náboju. Na prírube by mali byť otvory na zasunutie čapov vášho náboja s vyčnievajúcimi výstupkami, ku ktorým pripevníte jednotlivé špice. Zarovnajte prírubu s čapmi vášho náboja a vmanévrujte ju na miesto. Keď príruba rovnomerne spočíva na náboji, upevnite ju na miesto maticami, pričom matice utiahnite najprv rukou a potom pevnejšie nástrčným kľúčom.[14]
[15]


Pripojte špice. Na každú lopatku vašej turbíny budete mať dve sady špicov, čo predstavuje celkovo šesť špicov pre turbínu s tromi lopatkami. Budete potrebovať skrutky na pripojenie špicov k výstupkom spodnej príruby a dištančné podložky na oddelenie spodných špicov od horných. Potom:

  • Zasuňte skrutku cez otvor v jednom z výstupkov príruby, nasaďte na skrutku svoju špicu, priložte na skrutku dištančnú podložku, nasaďte na skrutku druhú špicu a zasuňte špicu a dištančnú podložku na miesto s hornou prírubou. Vaša spodná a horná príruba by mali mať rovnaký tvar a rovnaký počet výstupkov na upevnenie špicov.
  • Skrutku zaskrutkujte do hornej príruby rukou, aby príruba držala na mieste, a potom upevnite ostatné skrutky pre prvú sadu špicov. Tento postup zopakujte pre všetky špice.
  • Keď sú všetky vaše špice vložené medzi spodné a horné príruby, mali by ste použiť nástrčný kľúč na utiahnutie skrutiek. Po utiahnutí skrutiek by vaša spodná a horná príruba a špice mali byť pevné a mali by sa dať ľahko otáčať spolu s nábojom na vašom ložisku.
  • Keďže zostava vašej turbíny bude vystavená stálej sile vetra a iným faktorom prostredia, budete chcieť, aby vaše skrutky pevne spájali špice. Aby ste zaručili dobré spojenie, mali by ste použiť prípravok na zaistenie závitu, ktorý je k dispozícii vo väčšine železiarstiev.[16]
    [17]


Pripevnite štyri čapy k hornej prírube. Tieto skrutky by mali mať závit a každá skrutka by mala mať 23/8“ (6 cm) dlhé a ¼“ (.635 cm). Možno budete musieť použiť lupienkovú pílu, aby ste závitovú tyč s touto hrúbkou narezali na správnu dĺžku. Potom skrutky ručne zaskrutkujte na miesto do hornej časti hornej príruby tak, aby každá skrutka bola rovnomerne rozložená okolo hriadeľa vretena.

  • Skrutkujte skrutky do príruby len tak ďaleko, aby bol každý čap vzpriamený a pevný. Všetky skrutky by mali vyčnievať z príruby v rovnakej vzdialenosti.
  • Ak na rezanie kovovej tyče so závitom používate pílku na železo, dávajte pozor, aby ste nepoškodili závit. Poškodené závity by mohli mať za následok, že nebudete môcť správne upevniť diely na svoje miesto.
  • Budete chcieť, aby tieto závity boli pevne pripevnené, podobne ako skrutky, ktoré ste použili na špice. Na tento účel by ste mali na čapy použiť prípravok na zaistenie závitu.[18]

Časť 3 z 5:Montáž magnetov vertikálnej osi veternej turbíny


Umiestnite spodný rotor s magnetom na čapy. Horný a dolný magnetický rotor si môžete vyrobiť buď pomocou rotorovej dosky, epoxidu a neodymových magnetov s rozmermi 2″ x 1″ x ½“, alebo si túto časť môžete kúpiť prefabrikovanú ako súčasť súpravy veternej turbíny alebo od výrobcu súčiastok pre veterné turbíny. S magnetmi smerujúcimi nahor nasaďte spodnú dosku rotora s magnetmi na štyri čapy, ktoré ste pripevnili k prírube.

  • Či už si vyrobíte vlastný rotor alebo použijete rotor s magnetmi zo stavebnice, vždy buďte opatrní pri manipulácii s jednotlivými magnetmi alebo doskami rotora s magnetmi. Magnetické sily týchto magnetov sú veľmi silné a pri neopatrnej manipulácii môžu spôsobiť vážne poranenia.
  • Neodymové magnety sú pomerne krehké. Budete ich potrebovať 24, 12 pre horný rotor s magnetmi a 12 pre spodný rotor, ale možno si budete chcieť kúpiť ďalšie pre prípad, že by sa niektorý z nich počas konštrukcie vašej dosky zlomil. Tieto magnety si môžete zakúpiť online.[19]


V prípade potreby vyrobte rotor s magnetmi. Ak používate súpravu, ktorá sa dodáva s magnetickou doskou rotora, stačí, ak dosku pripevníte na čapy podľa predchádzajúceho opisu. V prípade rotora s domácimi magnetmi budete chcieť, aby boli magnety rovnomerne rozložené po celom okraji rotora. Aby ste predišli nesprávnemu umiestneniu magnetu a prípadnému zničeniu rotora, nakreslite si šablónu umiestnenia magnetu na kartón alebo papier.

  • Vaša šablóna bude zaberať stred rotora, kde nebudú magnety. Čiary tiahnuce sa od stredu k okrajom vašej šablóny budú označovať miesta, kde by mali byť magnety umiestnené na rotore. Na udržanie šablóny na mieste môžete použiť pásku a vzorové šablóny nájdete na internete.
  • Pred začatím umiestňovania by ste mali označiť polaritu magnetov. Toto sa dá urobiť pomocou fixky. Ak sa vám magnety pomiešajú a nedokážete určiť polaritu, vyrobte si tester tak, že prilepíte slabý magnet na tyčinku od nanuka.
  • Prejdite stranou „N“ polarity vašej skúšačky cez neodymový magnet. Ak cítite tlak, magnet má rovnakú polaritu. Ak cítite ťah, polarita magnetu, ktorý testujete, je opačná.
  • Pri montáži magnetov použite množstvo epoxidu veľkosti hrášku. To by sa malo použiť na spodnú časť každého magnetu pred umiestnením.
  • Dávajte pozor, aby ste nemali prsty medzi magnetom a rotorom, pomaly posúvajte magnet do rohu rotorovej dosky. Magnet by sa mal zachytiť na doske a potom ho môžete pomocou šablóny posunúť do správnej polohy.[20]


Umiestnite dištančné podložky na vaše kolíky. Môžete použiť 3/8“ (.375 cm) kovovej rúrky narezanej na 1¼“ (3.175 cm) dlhé segmenty, aby ste vytvorili svoje medzery. Mali by ste ich vyrezať čo najpresnejšie. Posuňte svoje dištančné dosky cez čapy trčiace z vášho rotora s magnetmi.

  • Dištančné podložky, ktoré sú nerovnako dlhé, by mohli vytvoriť šikmú polohu vášho horného magnetického disku. Mohlo by to byť nebezpečné a mohlo by to negatívne ovplyvniť aj účinnosť vašej turbíny.
  • Malo by zostať niečo cez palec (2.5 cm) voľného priestoru pre čapy nad vašimi dištančnými podložkami. To umožní šesťhranným maticiam upevniť váš horný magnetický rotor a všetky časti medzi nimi.[21]


Umiestnite stator na hornú časť rotora so spodným magnetom. Stator je rad vinutých drôtov, ktoré sú dôležitou súčasťou každého generátora. Môžete ho kúpiť ako súčasť súpravy veternej turbíny, od výrobcu súčiastok veternej turbíny alebo si ho môžete vyrobiť sami.Čapy obklopujúce centrálny hriadeľ vretena by mali trčať cez stred statora, ktorý by mal byť vycentrovaný vzhľadom na centrálny hriadeľ vretena.

  • Váš stator bude potrebovať tri skupiny troch cievok z medeného drôtu s priemerom 24, pričom každá cievka bude mať 320 vinutí medeného drôtu. Môže to byť časovo náročné a zložité.
  • Ak sa rozhodnete vyrobiť si vlastný stator, procesom vás prevedie online vyhľadávanie „ako vyrobiť stator veternej turbíny“.


Vyrobte si navíjač statora pre domáce statory. Navíjač statora môžete zostrojiť z odpadového dreva a klincov. Dva kusy preglejky spojte štyrmi klincami tak, aby medzi nimi bola medzera približne 1″ (2.5 cm) medzi dvoma kusmi dreva. Vaše klince by mali byť rozmiestnené v obdĺžnikovom vzore, ktorý zodpovedá rozmerom vašich magnetov. Potom môžete ľahšie navinúť medený drôt pre stator.

  • Pri výrobe vlastného statora nezabudnite sledovať začiatok a koniec cievok statora. Každá cievka musí byť navinutá rovnakým smerom. Možno budete chcieť zvážiť umiestnenie farebného kúska elektrickej pásky na začiatok každého konca každej cievky.
  • Aby sa vaše cievky po dokončení nerozvíjali, mali by byť zlepené elektrickou páskou a zaistené dvojzložkovým epoxidom. Nechajte epoxid (a stator) vytvrdnúť na voskovom papieri tak dlho, ako je uvedené na štítku epoxidu.[22]


Umiestnite rotor horného magnetu. Postupujte mimoriadne opatrne; toto je jedna z najnebezpečnejších častí konštrukcie vašej veternej turbíny. Na stator naskladajte štyri dosky na obe strany vášho centrálneho vretena, pričom základné dosky musia byť hrubšie a vaše horné dosky tenšie. Na horné dosky sa dobre hodia dosky 2 × 4.

  • Držte rotor horného magnetu tak, aby ste mali prsty v medzere medzi naskladanými doskami, a pomaly spúšťajte horný rotor smerom k dolnému. Pokúste sa pritom vyrovnať horný rotor s kolíkmi.
  • Magnetické pole by malo zachytiť horný disk a pritiahnuť ho na dosky, ktoré ste položili. Potom spustite horný rotor magnetu na kolíky tak, že postupne vysuniete svoje dosky. Najprv odstráňte jednu hornú dosku, potom druhú.
  • Tento postup zopakujte aj so spodnými doskami, aby ste rotor s horným magnetom vmanévrovali na miesto. Potom na kolíky naskrutkujte šesťhranné matice, aby ste upevnili rotor. Po dokončení by mal váš horný rotor spočívať na dištančných podložkách, pričom z jeho hornej časti by malo vyčnievať malé množstvo kolíkov.
  • Možno budete musieť krútiť doskami sem a tam, aby sa každá z nich uvoľnila z rotora s horným magnetom. Magnetická sila bude veľmi silná.[23]

Časť 4 z 5:Dokončenie zostavy vašej turbíny


Odstráňte zostavu z vretena. Ďalej budete pripájať vreteno k vašej veži. Ak to urobíte, keď je vaša zostava turbíny pripevnená k vretenu, môže to byť dosť náročné na zvládnutie. Potom budete musieť prevrátiť zostavu nábojom nahor, aby ste dokončili turbínu.

  • Stiahnite zostavu (vrátane náboja, špicov, magnetických rotorov, statora a všetkých súvisiacich častí) z vretena pohybom smerom nahor. Potom položte zostavu na pracovnú plochu stranou náboja nahor.


Zvárajte príruba vášho vretena k vašej veži. Ak máte stavebnicu, tieto diely boli pravdepodobne dodané, ale pre vašu vežu by mala stačiť kovová doska pripevnená k hornej časti hrubej, pevnej kovovej rúry. Uistite sa, že vaše potrubie vydrží sily, ktorými bude vietor pôsobiť na vašu veternú turbínu.

  • Vašu vežu bude potrebné nainštalovať na stabilné miesto. Možno budete chcieť vyliať betónovú dosku, do ktorej nainštalujete vežu, aby ste jej dodali dodatočnú stabilitu.[24]


Nainštalujte držiak pre vaše vreteno a stator. Konzola by mala pasovať na vaše vreteno ako golier. Potom by ste mali na miesto priskrutkovať konzolu a pripevniť ju k veži. Potom vyrežte 3/8“ (.375 cm) závitovú tyč na štyri 4½“ kusy. Najprv použite prípravok na zaistenie závitov a potom ich pomocou matíc a podložiek pripevnite na vonkajšiu stranu vašej konzoly smerom nahor.

  • Matice by mali byť umiestnené na 3/8“ (.375 cm) závitové tyče približne v ¾ cesty od vrcholu tyče. Tieto matice vám umožnia nastaviť polohu vášho statora, zatiaľ čo tyč ho drží na mieste.[25]


Na vreteno umiestnite kuželíkové ložisko. Predtým by ste mali ložisko namazať veľkým množstvom univerzálneho maziva na ložiská. Po namazaní jednoducho nasuňte svoje kužeľové ložisko na vreteno tak, aby spočívalo na základni vášho vretena.

  • Mazanie sa najľahšie vykonáva prstami. Majte po ruke papierovú utierku alebo pracovnú handru, aby ste si po namazaní a umiestnení ložiska mohli utrieť prsty.


Pripojte hlavnú zostavu vašej turbíny. Zdvihnite hlavnú zostavu tak, aby náboj smeroval nahor, a usadte ju na vreteno s kužeľovým ložiskom pod ním. Montážne otvory v statore by mali byť v jednej línii s 3/8“ závitové tyče, ktoré ste pripevnili k držiaku.

  • Keď je zostava na mieste, budete musieť do uzáveru vášho náboja umiestniť ďalšie kužeľové ložisko. Ložisko namažte univerzálnym mazivom na ložiská.
  • Na vrch ložiska budete musieť upevniť prevlečnú maticu. Zámkovú maticu by ste mali prsty priskrutkovať na miesto.
  • Keď nemôžete maticou ľahko otáčať, odskrutkujte ju, až kým sa medzera v zámočníckej matici nevyrovná s otvorom v hriadeli vášho vretena. Do tohto otvoru zasuňte závlačku a pomocou klieští ohnite nožičky závlačky, aby ste zabezpečili zámkovú maticu na mieste.


Upevnite stator a dokončite turbínu pomocou mazacieho uzáveru. Použite jednu šesťhrannú maticu na tyč, aby ste stator pevne zaistili na mieste zostavy. Potom pomocou dvoch kľúčov nastavte šesťhranné matice, ktoré obopínajú váš stator, až kým nebude priamo medzi rotormi magnetov.

  • Keď je stator umiestnený, stačí už len pridať mazací kryt na hornú časť náboja a vaša turbína je hotová.

Časť 5 z 5: Inštalácia elektrických komponentov turbíny


Pripojte regulátor nabíjania k batérii alebo obvodu. Pripojenie regulátora nabíjania k batérii pred jej pripojením k veternej turbíne zabráni vzniku energetických špičiek. To zase zabráni poškodeniu vášho zariadenia.


Pripojte izolovaný vodič k regulátoru nabíjania. Tento vodič bude prenášať energiu z generátora do regulátora nabíjania. Odtiaľ bude elektrina prechádzať do batérie alebo obvodu.

  • Váš drôt by mal byť podobný tomu, ktorý sa nachádza v napájacích kábloch, s dvoma dĺžkami drôtu spojenými podobnou izoláciou. Ak chcete, môžete použiť starý predlžovací kábel s odstránenými zástrčkami.


Prevlečte izolovaný drôt cez základňu a hriadeľ veže. Vložte drôt do veže a až do zostavy turbíny. Možno budete musieť použiť šnúrku alebo rybársku pásku, ktorá vám pomôže prevliecť drôt cez vežu. Potom pripojte káble ku generátoru.


  • Pripojenie k batérii alebo obvodu. Teraz, keď máte generátor pripojený k regulátoru nabíjania a cez základňu veže, ste pripravení pripojiť vedenie od vašej turbíny. Vždy, keď pripájate externý zdroj elektrickej energie k hlavnému domácemu okruhu, mali by ste sa poradiť s profesionálnym elektrikárom. V mnohých oblastiach sa na tento druh elektroinštalácie vyžaduje odborník s licenciou.[26]
    [27]
  • Odkazy