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Ein eigener Windgenerator ist sehr profitabel. Erstens erhält eine Person kostenlosen Strom. Zweitens kann Strom auch an Orten abseits der Zivilisation gewonnen werden, wo es keine Stromleitungen gibt. Eine Windmühle ist ein Gerät zur Erzeugung kinetischer Windenergie. Viele Handwerker haben gelernt, einen vertikalen Windgenerator mit eigenen Händen zusammenzubauen, und jetzt erfahren wir, wie das geht.
Design und Arten von Windkraftanlagen
Windgeneratoren haben viele Namen, korrekter ist es jedoch, sie als Windkraftanlage zu bezeichnen. Ein Windpark besteht aus elektrischen Geräten und einer mechanischen Struktur – einer Windkraftanlage, die zu einem einzigen System verbunden sind. Eine Elektroanlage hilft dabei, Wind in eine Energiequelle zu verwandeln.
Es gibt viele Arten von Windgeneratoren, aber je nach Lage der Arbeitsachse werden sie herkömmlicherweise in zwei Gruppen eingeteilt:
- Am häufigsten sind Windmühlen mit horizontaler Drehachse. Die Elektroinstallation zeichnet sich durch eine hohe Effizienz aus. Darüber hinaus ist der Mechanismus selbst besser in der Lage, Hurrikanen standzuhalten, und bei leichtem Wind startet der Rotor schneller. Horizontale Windgeneratoren haben eine einfachere Leistungssteuerung.
- Windmühlen mit vertikaler Drehachse können auch bei geringen Windgeschwindigkeiten betrieben werden. Turbinen sind leise und einfacher herzustellen, daher werden sie meist von Handwerkern in ihrem Garten installiert.Aufgrund der Konstruktionsmerkmale einer vertikalen Windmühle kann sie jedoch nur in geringer Höhe über dem Boden installiert werden. Dadurch wird die Effizienz der Elektroinstallation stark reduziert.
Windgeneratoren unterscheiden sich je nach Laufradtyp:
- Propeller- oder Flügelmodelle sind mit Blättern ausgestattet, die senkrecht zur horizontalen Arbeitswelle stehen.
- Karussellmodelle werden auch Rotationsmodelle genannt. Sie sind typisch für vertikale Windkraftanlagen.
- Trommelmodelle verfügen ebenfalls über eine vertikale Arbeitsachse.
Zur Erzeugung kinetischer Windenergie im industriellen Maßstab werden üblicherweise Propellerwindgeneratoren eingesetzt. Trommel- und Karussellmodelle sind größer und verfügen über einen weniger effizienten Mechanismus.
Alle Windkraftanlagen können mit einem Multiplikator ausgestattet werden. Dieses Getriebe erzeugt im Betrieb viel Lärm. In Heimwindkraftanlagen werden in der Regel keine Multiplikatoren eingesetzt.
Funktionsprinzip einer Windkraftanlage
Es ist erwähnenswert, dass das Funktionsprinzip eines Windgenerators unabhängig von seinem Design und Aussehen gleich ist. Die Energieerzeugung beginnt in dem Moment, in dem sich die Rotorblätter der Windmühle drehen. Zu diesem Zeitpunkt entsteht zwischen Rotor und Stator des Generators ein Magnetfeld. Es dient als Energiequelle, die Strom erzeugt.
Wie wir herausgefunden haben, besteht ein Windgenerator aus zwei Hauptteilen: einem Drehmechanismus mit Flügeln und einem Generator. Nun zur Arbeit des Animators. Dieses Getriebe wird an einer Windmühle installiert, um die Drehzahl der Arbeitswelle zu erhöhen.
Wenn sich der Rotor des Generators dreht, wird Wechselstrom erzeugt, das heißt, es entstehen drei Phasen. Die erzeugte Energie gelangt zum Controller und von dort zur Batterie.In dieser Kette gibt es ein weiteres wichtiges Gerät – einen Wechselrichter. Es wandelt den Strom in stabile Parameter um und liefert ihn über das Netzwerk an den Verbraucher.
Windmühle Industriehandwerk 2
Im Bereich der Windenergie ist der kinetische Windgenerator Industrial Craft 2 sehr bekannt, der über eine modifizierte Einheit zur Erzeugung von Windenergie verfügt. Um die Leistung einer elektrischen Anlage zu berechnen, wird die Summe der Geschwindigkeiten ihrer Arbeitsteile mit 0,1 multipliziert. Die Größe des Arbeitsbereichs wird durch die Abmessungen des Rotors bestimmt. Bei der Rotation erzeugt es kinetische Energie kU statt elektrischer Energie EU.
Die Drehung der Rotorblätter hängt von Windböen ab. Die optimale Geschwindigkeit wird in einer Höhe von 160–162 m beobachtet. Ein Gewitter erhöht die Windgeschwindigkeit um 50 % und einfacher Regen – bis zu 20 %.
Die Rotoren des Windgenerators Industrial Craft 2 unterscheiden sich in den Abmessungen und dem Material der Rotorblätter sowie in den maximalen Windstärkewerten, bei denen sie betrieben werden können:
- Der Holzrotor mit 5x5 Blättern ist für einen Windgeschwindigkeitsbereich von 10 bis 60 MCW ausgelegt.
ein Eisenrotor mit 7x7 Blättern ist für einen Drehzahlbereich von 14 bis 75 MCW ausgelegt; - Der Stahlrotor mit 9x9 Flügeln ist für einen Luftdurchsatzbereich von 17 bis 90 MCW ausgelegt;
- Der Kohlefaserrotor mit 11x11 Blättern ist für einen Luftdurchsatzbereich von 20 bis 110 MCW ausgelegt.
Die kinetischen Windgeneratoren von Industrial Craft 2 werden nicht dicht nebeneinander auf derselben Ebene mit dem Rücken zueinander platziert.
Eigenbau eines vertikalen Windgenerators
Eine Windmühle mit vertikaler Welle lässt sich am einfachsten selbst herstellen. Die Klingen bestehen aus jedem Material, Hauptsache es ist feuchtigkeits- und sonnenbeständig und zudem leicht.Für die Rotorblätter eines Heimwindgenerators können Sie PVC-Rohre verwenden, die im Kanalbau verwendet werden. Dieses Material erfüllt alle oben genannten Anforderungen. Vier 70 cm hohe Klingen sind aus Kunststoff geschnitten, zwei davon bestehen aus verzinktem Stahl. Die Zinnelemente werden zu einem Halbkreis geformt und dann auf beiden Seiten des Rohrs befestigt. Die restlichen Schaufeln sind im gleichen Abstand kreisförmig montiert. Der Rotationsradius einer solchen Windmühle beträgt 69 cm.
Der nächste Schritt ist die Rotormontage. Hier benötigen Sie Magnete. Nehmen Sie zunächst zwei Ferritscheiben mit einem Durchmesser von 23 cm und befestigen Sie mit Klebstoff sechs Neodym-Magnete an einer Scheibe. Bei einem Magnetdurchmesser von 165 cm entsteht zwischen ihnen ein Winkel von 60°Ö. Wenn diese Elemente kleiner sind, erhöht sich ihre Anzahl. Die Magnete werden nicht einfach wahllos aufgeklebt, sondern die Polarität wird nach und nach gewechselt. Auf die zweite Scheibe werden auf ähnliche Weise Ferritmagnete befestigt. Die gesamte Struktur wird großzügig mit Leim gefüllt.
Das Schwierigste ist die Herstellung des Stators. Sie müssen einen 1 mm dicken Kupferdraht finden und daraus neun Spulen herstellen. Jedes Element muss genau 60 Windungen enthalten. Anschließend wird aus den fertigen Spulen der Statorstromkreis zusammengesetzt. Alle neun sind kreisförmig angeordnet. Verbinden Sie zunächst die Enden der ersten und vierten Spule. Als nächstes verbinden Sie das zweite freie Ende der vierten mit dem Ausgang der siebten Spule. Das Ergebnis war ein einphasiges Element aus drei Spulen. Der zweite Phasenkreis wird aus den nächsten drei Spulen der Reihe nach zusammengesetzt, beginnend mit dem zweiten Element. Die letzte Phase, die auf die gleiche Weise zusammengebaut wird, ist die dritte Phase, beginnend mit der dritten Spule.
Zur Befestigung der Schaltung wird eine Form aus Sperrholz ausgeschnitten. Darauf wird Glasfaser gelegt und darauf ein Stromkreis aus neun Spulen ausgelegt. All dies wird mit Leim gegossen und anschließend bis zur vollständigen Aushärtung belassen.Erst einen Tag später können Rotor und Stator verbunden werden. Zuerst wird der Rotor mit den Magneten nach oben platziert, der Stator wird darauf platziert und die zweite Scheibe wird mit den Magneten nach unten darauf gelegt. Das Verbindungsprinzip ist auf dem Foto zu sehen.
Jetzt ist es an der Zeit, den Windgenerator zusammenzubauen. Sein gesamter Kreislauf besteht aus einem Laufrad mit Schaufeln, einer Batterie und einem Wechselrichter. Um das Drehmoment zu erhöhen, empfiehlt sich der Einbau eines Getriebes. Die Installationsarbeiten haben die folgende Reihenfolge:
- Ein stabiler Mast wird aus einem Stahlwinkel, Rohren oder Profil geschweißt. In der Höhe sollte das Laufrad mit den Schaufeln über den Dachfirst gehoben werden.
- Das Fundament wird unter dem Mast gegossen. Es ist eine Bewehrung erforderlich und aus dem Beton herausragende Anker sind vorhanden.
- Als nächstes wird das Laufrad mit dem Generator am Mast befestigt.
- Nach der Installation des Mastes auf dem Fundament wird er an Ankern befestigt und anschließend mit Stahlstreben verstärkt. Für diese Zwecke eignet sich ein Kabel oder eine Stahlstange mit einer Dicke von 10–12 mm.
Wenn der mechanische Teil des Windgenerators fertig ist, beginnen sie mit dem Zusammenbau des Stromkreises. Der Generatorausgang liefert Drehstrom. Um eine konstante Spannung zu erhalten, wird im Stromkreis ein Gleichrichter aus Dioden eingebaut. Das Laden der Batterie wird über ein Autorelais gesteuert. Der Stromkreis endet mit einem Wechselrichter, von dem aus die benötigten 220 Volt in das Heimnetz eingespeist werden.
Die Ausgangsleistung eines solchen Windgenerators hängt von der Windgeschwindigkeit ab. Beispielsweise erzeugt die Elektroanlage bei 5 m/s etwa 15 W, bei 18 m/s können Sie eine Leistung von bis zu 163 W erzielen. Um die Produktivität zu steigern, wird der Windkraftmast auf 26 m verlängert. In dieser Höhe ist die Windgeschwindigkeit um 30 % höher, was bedeutet, dass die erzeugte Elektrizität etwa eineinhalb Mal höher ist.
Das Video zeigt den Zusammenbau eines Generators für eine Windmühle:
Der Zusammenbau eines Windgenerators ist eine komplexe Angelegenheit. Sie müssen die Grundlagen der Elektrotechnik kennen, Schaltpläne lesen und einen Lötkolben bedienen können.
