Generador De Viento De Bricolaje: Cómo Hacer Un Generador De Viento Casero A Partir De Una Lavadora, De Botellas De Plástico Y De Un Motor De Rueda

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Última modificación: 2023-12-16 05:34

Un aerogenerador para generar electricidad es una fuente de electricidad insustituible donde no hay mucha luz solar, no hay ríos cercanos y no hay redes eléctricas centralizadas.

Caracteristicas de diseño

El principio de funcionamiento de un aerogenerador es la conversión de energía eólica en energía eléctrica.

En otros tipos de generadores eléctricos, el flujo de agua en el río, la fuerza de las mareas oceánicas y las mareas de reflujo se utilizan como fuente de energía mecánica (cinética).

En sistemas donde se necesita energía térmica para generar electricidad, utilizan:

• un motor que funciona con gas, gasolina o combustible diesel;
• liberación de calor de placas y bloques de un reactor nuclear, cuyo calor se utiliza para convertir agua en vapor, en una turbina de vapor;
• varios tipos de combustible quemados en una planta de cogeneración, reemplazando el calor, el calor de un reactor nuclear.

Los paneles solares se destacan, donde la luz se usa como fuente de energía y no el calor o la energía mecánica.

Pero volvamos a los "aerogeneradores", cuyo principio de funcionamiento es el siguiente . La fuerza del viento hace girar la hélice, que impulsa el eje del motor generador. Junto con el eje, el rotor del motor, en el que se instalan los imanes permanentes, gira sincrónicamente. El campo magnético, que pasa a través del devanado del estator, induce una corriente alterna en él debido a un cambio en la fuerza del flujo magnético que pasa a través de las espiras de las bobinas, a partir de las cuales se ensambla el devanado. Una tensión eléctrica alterna se alimenta a un circuito electrónico, donde se convierte en tensión continua. Numerosos dispositivos y dispositivos que lo necesitan funcionan con corriente continua.

Cualquiera puede fabricar un generador para casas de veraneo o condiciones de campo que genere corriente alterna con un voltaje de 220 V . Cuanto más impresionantes sean las dimensiones de la estructura, mayor será la eficiencia del retroceso que recibirá un usuario en particular. No es un problema fabricar un generador que genere uno o varios kilovatios de electricidad por hora. La electricidad recibida de una instalación de este tipo es capaz de alimentar casi todos los electrodomésticos de la casa, incluidos los equipos de jardinería.

El generador eólico se instala lo más alto posible, al nivel de la cumbrera del techo. Allí, la fuerza del viento alcanza los valores máximos indicados en la previsión meteorológica.

La instalación se asemeja remotamente a una veleta con hélice, por lo que esta estructura gira donde sopla el viento. Esto es necesario para maximizar el uso de su fuerza, velocidad.

La hélice horizontal gira mediante un vástago ubicado en la parte trasera de la unidad . No se necesita el vástago vertical: sus palas están ubicadas de tal manera que la propia hélice comenzará casi media vuelta, sin importar de qué lado sople el viento.

Para que una turbina eólica funcione con la máxima eficiencia, se requiere una velocidad de 3000 rpm o más . Para los generadores que producen corriente alterna, esta frecuencia corresponde al valor de 50 hercios, que es típico de las centrales eléctricas industriales domésticas. Después de hacer girar un motor-generador que pesa alrededor de 10 kg, no es un problema obtener 2 kW cada hora.

¿De qué se puede hacer?

El elemento principal de cualquier modelo de parque eólico es un motor generador. Funciona como un motor: la corriente continua o alterna hace girar el rotor (y con él el eje). También es posible trabajar al revés, como generador.

Entre los motores utilizados como generadores, se encuentran los motores asíncronos y paso a paso con escobillas, sin escobillas . Son estos tres tipos de motores los que son populares entre los aficionados que ensamblan turbinas eólicas con sus propias manos.

En un motor de colector, los devanados del rotor (armaduras) están ubicados en un campo magnético constante de imanes del estator . El voltaje constante eliminado de los terminales de dicho motor cuando su eje con el inducido no está trenzado se transmite desde los contactos del inducido que transportan corriente a través de las escobillas. Los cepillos en sí mismos son el punto débil de dicho motor: agotan rápidamente sus recursos. Como regla general, dicho generador está bajo carga constante; cuando la armadura se mueve, las escobillas chispean. Varios días de funcionamiento continuo de una instalación de este tipo pueden desgastar por completo las escobillas, por lo que estas últimas deberán ser reemplazadas.

El uso de motores de escobillas como generador con una carga activa constante no es práctico.

La mejor opción es el motor sin escobillas . En él, un rotor con imanes gira en el espacio entre los devanados del estator. Los devanados en sí permanecen estacionarios, no necesitan contactos deslizantes. Gracias a una solución tan simple, la instalación puede funcionar durante décadas; es importante solo una vez por temporada o cada seis meses lubricar los cojinetes del motor, que son responsables de una rotación perfecta y sin holguras del rotor. Las soluciones populares basadas en un motor sin escobillas, asíncrono o paso a paso, están disponibles para casi todos los aficionados al bricolaje.

Un motor asíncrono se utiliza en herramientas eléctricas, por ejemplo, en una rectificadora . El paso a paso se puede encontrar en una amplia variedad de dispositivos, desde una rueda de motor de una bicicleta hasta un accionamiento mecánico de una impresora o una unidad de disco.

Destaca el motor de cepillo variable utilizado en martillos perforadores, amoladoras, destornilladores, sierras de calar y cepilladoras eléctricas . Su desventaja es la necesidad de quitar las escobillas y el orificio del rotor para los imanes de neodimio. Como resultado, solo el devanado del estator permanece de los devanados activos; el devanado del rotor se elimina por completo.

Se puede fabricar una hélice de turbina eólica con tuberías de alcantarillado de plástico, botellas de PET y materiales reciclables similares. Cuanto más ligero y fuerte sea, se necesitará menos fuerza del viento para desenrollarlo.

Un generador de viento fabricado con un ventilador requerirá un orificio de rotor para imanes de neodimio . El diseño del motor del ventilador doméstico no está diseñado para recibir corriente eléctrica al girar el rotor. Un enfriador de computadora (enfriador de chips), un ventilador de la unidad del sistema de una PC o computadora portátil, cae bajo la misma alteración.

Un tractor o generador de automóvil utiliza un devanado de campo adicional, que es alimentado por la batería de la propia máquina . Para que el generador produzca, por ejemplo, una corriente alterna de 135 amperios con un voltaje de 15 voltios, el devanado de excitación del rotor después de encender el encendido consume una corriente continua de 3 amperios con un voltaje de 12, 6-14 V La principal fuente de energía para el generador sigue siendo el cigüeñal de un motor de combustión interna que funciona con gasolina, diesel o metano / propano. Un tractor o generador de automóvil requerirá la eliminación del devanado de campo y la instalación de imanes de neodimio en su lugar.

¿Qué se necesita?

La opción más común es utilizar un motor de lavadora para un generador casero . Si la vieja "lavadora" no está disponible, puede encontrar un motor de este tipo en las tiendas de chatarra del mercado doméstico, en el centro de servicio de electrodomésticos más cercano o en una tienda especializada. No es un problema pedir un motor de este tipo a China.

Básicamente, en las lavadoras se utiliza un motor asíncrono sin escobillas.

Tanto los nuevos como los usados funcionarán durante mucho tiempo. 200 vatios de potencia se pueden convertir fácilmente a kilovatios o más.

Materiales (editar)

Para montar el generador, además del motor, necesitas:

• imanes de neodimio en tamaños de 20, 10 y 5 mm (32 en total);
• diodos rectificadores o un puente de diodos con una corriente de decenas de amperios (observe la regla de una reserva de energía doble);
• adhesivo epoxídico;
• soldadura en frio;
• papel de lija;
• lata del costado de una lata.

Los imanes se piden en línea desde China.

Instrumentos

Las siguientes herramientas acelerarán el proceso de fabricación:

• torno;
• tijeras;
• destornillador con boquillas;
• alicates.

En ausencia de un torno, comuníquese con un amigo que sepa cómo trabajar en un torno de este tipo.

Esquemas y dibujos

El generador como dispositivo genera corriente alterna, que debe convertirse en corriente continua, llevada al valor de voltaje requerido. Si un motor-generador produce, digamos, 40 voltios, es poco probable que este sea un valor adecuado para la mayoría de los dispositivos electrónicos de consumo que utilizan 5 o 12 voltios CC o 127/220 voltios CA.

El esquema de toda la instalación, probado por el tiempo y millones de usuarios, incluye rectificador, controlador, batería e inversor . Una batería de automóvil con una capacidad de 55-300 amperios-hora se utiliza como almacenamiento intermedio de la energía almacenada. Su tensión de funcionamiento es de 10, 9-14, 4 V con carga cíclica (ciclo completo de carga-descarga) y 12, 6-13, 65 con buffer (en porciones, dosificado, cuando se necesita recargar una batería parcialmente descargada).

El controlador convierte, por ejemplo, los mismos 40 voltios en 15. Su eficiencia en voltios-amperaje varía de 80 a 95%, excluidas las pérdidas en el rectificador.

El generador trifásico tiene la mayor eficiencia . - su rendimiento es un 50% superior al de uno monofásico, no vibra durante el funcionamiento (la vibración afloja la estructura, haciéndola de corta duración).

Las bobinas en el devanado de cada una de las fases se alternan entre sí y están conectadas en serie, como los polos de los imanes, uno de los lados hacia las bobinas.

La tarea del inversor es convertir un voltaje constante de aproximadamente 12 voltios tomados de la batería en un voltaje alterno de aproximadamente 220.

Los electrodomésticos y la electrónica modernos son capaces de funcionar a 110 voltios .(Estándar estadounidense para redes domésticas) hasta 250; no se recomienda dar más a los dispositivos y dispositivos de red. Todos los convertidores son de impulso, en comparación con los lineales, sus pérdidas de calor son mucho menores.

Pasos de fabricación

Para modificar el diseño de un motor de inducción, haga lo siguiente

1. Desmontar el motor y sacar el rotor.
2. Retire las placas del inducido del rotor. Córtelos a una profundidad de 2 mm.
3. Realice ranuras de hasta 5 mm de profundidad para imanes.
4. Marque una tira de hojalata para los imanes. Deben estar igualmente espaciados entre sí; esto evitará la pérdida innecesaria de energía de la instalación.
5. Pégalos a esta tira de lata con superpegamento. Fije la tira con imanes en el ancla.
6. Llene el espacio entre los imanes con soldadura en frío o pegamento epoxi.
7. Elimine las rebabas y las irregularidades del rotor con papel de lija.
8. Revise, y reemplace si es necesario, los cojinetes y pernos del motor.

Ensamble el motor generador. El dispositivo está listo para su posterior instalación. Para comprobar el dispositivo, sujete su eje con un taladro o un destornillador y acelere a 1000 rpm.

Se puede considerar adecuado un voltaje en los extremos del devanado de 110 voltios.

En un valor más bajo, el error radica en la alternancia desigual de los imanes en cualquier punto del círculo de rotación del inducido.

Para ensamblar la turbina eólica, haga lo siguiente

1. Corte piezas idénticas de un tubo de PVC con un diámetro de 11-16 cm, correspondiente en longitud a las futuras palas.
2. En cada segmento, dibuje una línea arbitraria y aléjese de ella en ambos lados 22 mm. En consecuencia, el ancho de una hoja alcanzará los 44 mm. Repita esta acción para el extremo opuesto del segmento de línea.
3. Conecte directamente los puntos extremos en un lado de la línea central.
4. Dibuja en el otro lado los contornos de la futura hoja.
5. Cortar la hoja resultante y redondear su extremo libre afilando. Repita los pasos anteriores para el resto de las hojas.
6. Conecte las cuchillas al cubo con un adaptador de buje. Los pernos con tuercas y arandelas de resorte son adecuados como sujetadores. El ancho de cada hoja a lo largo de toda su longitud varía de 44 a 88 mm.

Esto es suficiente para que el viento haga girar el impulsor a una velocidad de 3 m / s. La estructura resultante debe estar equilibrada; un equilibrio correcto evitará la formación de puntos ciegos que ralentizan el generador cuando gira la hélice.

Un motor-generador con un impulsor instalado se puede colocar en un manguito protector que lo proteja de la precipitación atmosférica. Manteniéndose seco en todas las condiciones climáticas, protegido de la lluvia y la nieve, el generador durará años. Para montar la protección, haga lo siguiente:

1. en una tubería con un diámetro de 7.5 cm, corte una ranura longitudinal de 2 cm de ancho;
2. corte el extremo posterior del tubo cortado en un ángulo de 45 grados;
3. coloque el motor generador con la hélice en este tubo y fíjelo.

La rotación libre del motor requerirá una junta giratoria con rodamiento de bolas, similar a la que se encuentra en un ventilador doméstico . Puede girar interminablemente hacia cualquier lado.

Para que el cable, con la ayuda del cual se eliminen las corrientes inducidas en el devanado del estator, no se enrolle ni se retuerza, la conexión en la bisagra debe ser deslizante, pero proporcionando un contacto eléctrico confiable y estable del motor-generador con más unidades funcionales ubicadas del circuito.

El mejor contacto lo proporcionarán los terminales chapados en oro tomados de cualquier tecnología antigua.

El uso de un contacto cepillo-grafito no está justificado: el grafito tiene una resistencia eléctrica un orden de magnitud superior a la del aluminio y el acero, y la potencia de la instalación disminuirá notablemente. La bisagra se instala sobre una base hecha de un trozo de tubo perfilado. Después del montaje, comprueban si el mecanismo giratorio resultante está atascado, no gira y si el cable está deshilachado.

Proporcionando un contacto deslizante y una rotación libre de la instalación en la dirección del viento, un vástago, hecho, por ejemplo, de una tubería de agua de plástico y una pieza de lámina de plástico o aluminio, se une a la carcasa exterior adicional del motor.

Se utiliza una tubería redonda o de perfil como soporte, un extremo de la cual está hormigonado en el suelo, no menos de un metro. Para que el soporte no se tambalee con el paso del tiempo por el huracán, se complementa con tres o seis estrías, que convergen en el centro en el mismo ángulo y se dirigen en diferentes direcciones.

Después de completar el montaje de la parte del motor-generador, se monta un rectificador de diodos junto al motor, si es necesario . Las pérdidas de corriente en los cables se pueden reducir significativamente mediante el uso de un transformador elevador ubicado cerca del grupo electrógeno, como en las líneas que transmiten electricidad industrial a largas distancias.

El controlador de carga, la batería y el inversor se incluyen además de acuerdo con el diagrama. La turbina eólica está completamente ensamblada y lista para funcionar.

Recomendaciones

Un molino de viento casero para una casa particular genera un voltaje constante o alterno de varias decenas de voltios, lo que aumenta el peligro para una persona. Los contactos y cables activos deben estar aislados de manera confiable: el agua de lluvia es un ambiente acidificado que conduce bien la corriente eléctrica.

El trabajo en un torno o amoladora se realiza con gafas protectoras y guantes. Está prohibido montar el circuito cuando el aerogenerador está en funcionamiento.

La energía eólica es voluble. La mejor solución sería un generador de baja velocidad con más de una docena de imanes y bobinas. Cuantas más bobinas, más grueso debe ser el alambre de bobinado . Una sección demasiado delgada debido a una resistencia total de decenas de ohmios reducirá la potencia útil del generador varias veces más. Para una carga importante, por ejemplo, de una estufa eléctrica o una lavadora, a 220 voltios, una corriente de hasta 10 A.

El diseño de un generador casero, a menos que se utilice un motor convertido para generar electricidad, debe ser perfectamente plano y simétrico . Antes de instalar las bobinas y los imanes, la "rueda giratoria" debe estar centrada. No importa qué se use, un CD desechado o una copia en miniatura hecha en casa de un molino de viento, el más mínimo desequilibrio ya es inaceptable.

Trate de lograr un ruido mínimo; idealmente, debería estar ausente . Si su instalación, que no está lubricada en el lugar de los cojinetes, se queja debido a los constantes chirridos y golpes al girar, tal queja puede generar problemas con la ley, especialmente de noche. El resto de las razones para reclamarlo como propietario de una turbina eólica son insignificantes: las turbinas eólicas son completamente legales, ya que el propietario de este dispositivo no produce electricidad con él a escala industrial, como se hace en Europa y América.

La instalación no debe ser demasiado alta, por encima de los pilares por los que pasan las líneas eléctricas . En cada ciudad, asentamiento de cabañas de verano o asentamiento rural, existe una restricción en la altura de las estructuras que se están construyendo.

Por ejemplo, el suministro de una torre de 40 metros para una estación base celular requiere una serie de permisos y auditorías de los reguladores gubernamentales. Lo mismo se aplica a las turbinas eólicas.

Al abordar de manera correcta y extremadamente responsable la solución del problema con la electricidad con la ayuda de un generador eólico, el consumidor se librará del tiempo de inactividad asociado con los cortes de energía. Siempre es mejor ser proactivo, dentro del marco de la ley, que esperar años por lo que prometen las autoridades.