Hur man bygger en vindkraftverk?

För att bygga en vindkraftverk måste du först montera en spindel och ekrar för turbinen.

En vindkraftverk är en enkel mekanisk anordning som liknar väderkvarnen. Bladen på din turbin fångar luftströmmar och använder den rörelsen för att överföra mekanisk energi längs en drivaxel. Denna axel vrider sedan komponenterna i en generator, vilket skapar ren, förnybar energi för ditt hushåll och minskar dina elräkningar. Dessutom kan din turbin mestadels byggas med enkla material som finns i din lokala hårdvaruaffär.

Del 1 av 5: Planera din vindkraftverk

1
Bestäm den genomsnittliga vindhastigheten där du planerar att bygga. För att kostnadseffektivt kunna generera el behöver en effektiv vindkraftverk vind för att nå minst 7 till 10 miles per timme (11 till 16 kilometer per timme). De flesta vindkraftverk presterar bäst vid hastigheter mellan 19 och 32 km / h. För att hitta den årliga genomsnittliga vindhastigheten för ditt område kan du kontrollera vindkartor online som visar den genomsnittliga vindhastigheten i ditt område.
- Du kan också köpa ett vindmätverktyg, kallat vindmätare, och använda det för att ta vindhastigheten på platsen för din planerade turbin. Gör detta dagligen under en tidsperiod.
- Om vindhastigheten i ditt område är ganska jämn bör en månads avläsningar vara mer än tillräckligt, även om säsongsförändringar drastiskt kan påverka vindhastigheten. Sedan gör du en genomsnittlig avläsning för att se om en turbin på din plats är rimlig.
2
Lär dig byggkod relaterad till vindkraftverk. Byggkod ändras från område till område, så du måste fråga din lokala myndighet för att se till att din turbin du inte bryter mot koden. Vissa koder anger ett minimiavstånd mellan turbiner, samt hur långt borta turbinen måste vara från fastighetsgränsen. Det kan också finnas höjdbegränsningar som införs av lokala förordningar som du måste ta hänsyn till när du bygger.
- Det är också en bra idé att diskutera att bygga en vindkraftverk med dina grannar innan du investerar för mycket tid på planering och konstruktion. På det här sättet kan du ta itu med deras oro över vindkraftverk och lösa alla missuppfattningar de kan ha om buller, radiostörningar och TV-mottagning.
3

Utvärdera avståndet för din vindkraftverk. Även om själva turbinen inte kräver mycket utrymme, bör du generellt ha minst en halv hektar (0,2 hektar) utrymme för en turbin som genererar upp till 3 kilowatt kraft och för att undvika potentiella konflikter med grannarna (0,4 hektar) för en turbin som genererar upp till 10 kilowatt. Du bör också ha tillräckligt med vertikalt utrymme för att bygga turbinen tillräckligt högt så att byggnader och träd inte blockerar vinden.
4
Välj mellan färdiga eller DIY-vindkraftverk. Den typ av blad du använder och konfigurationen av dina blad kan påverka designen på din turbin. Gamla gårdsväderkvarnar var i grunden små segel fästa vid en roterande axel, men vindkraftverk liknar jättepropellrar och har stora droppformade blad. Dessa knivar ska dimensioneras och lutas korrekt för att turbinen ska fungera effektivt.
- Om du väljer att bygga knivarna kan du göra dem av trä eller tvärsnitt av PVC-rör. Instruktioner kan hittas online genom en allmän internetsökning efter " DIY vindkraftverk."
- Oavsett om du bygger eller köper knivarna, kommer du sannolikt att vilja ha 3 knivar på din vindkraftverk. Att använda ett jämnt antal blad, som 2 eller 4, gör det mer troligt att en vindturbin vibrerar när den snurrar. Att lägga till fler blad ökar vridmomentet men kan få turbinen att rotera långsammare.
- Bladen kan också tillverkas av hushållsprodukter, som modifierade skyfflar. Om du planerar att gå den här vägen, välj en robust spade och du kanske vill byta ut trähandtag med något mer hållbart, som en metallhatt.
5
Välj en generator. Din vindkraftverk måste anslutas till en generator för att producera el. De flesta generatorer är likström (DC), vilket innebär att för att använda en för att tillhandahålla hushållsström måste du ansluta generatorn till en kraftomvandlare för att producera den växelström (AC) som hushållsapparater använder.
- Du kan använda en växelströmsmotor som generator, även om det kanske inte finns tillräcklig kvarvarande magnetism för att producera ett tillräckligt starkt elektriskt fält.
- En generator är beroende av rörelse, i det här fallet rörelse av dina blad och magnetisk kraft för att generera elektricitet. En färdigställd generator kommer att vara det enklaste alternativet för nybörjare, men man kan hitta självstudier genom att söka på internet för att "skapa en vindkraftgenerator."
- Om du bestämmer dig för att köpa en likströmsgenerator, leta efter en klassad för högspänning och ström och låg rotationshastighet (flera hundra istället för flera tusen varv per minut). Du måste generera minst 12 volt över en jämn tidsperiod.
- Din generator bör anslutas till en djupcykelbatteribank och laddningsregulator mellan generatorn och växelriktaren för att skydda växelriktaren och batteriet från spikar. Detta kommer också att ge omformaren ström under låg vindperioder.
- Fordonsgeneratorer rekommenderas inte som generatorer. Dessa behöver i allmänhet snurra med mycket snabbare hastigheter än vindkraftverk klarar för att generera kraft.

Kommer du sannolikt att vilja ha 3 knivar på din vindkraftverk — Oavsett om du bygger eller köper knivarna, kommer du sannolikt att vilja ha 3 knivar på din vindkraftverk.

Del 2 av 5: Montering av spindel och ekrar på en vindturbin med vertikal axel

1
Montera din spindel. Du kan behöva svetsa din spindel till din spindelplatta, men många vindturbinsatser levereras med denna del redan svetsad. Om du konstruerar din turbin från delar du har köpt eller från överskottsdelar och behöver svetsa, se till att du bär rätt säkerhetsutrustning, som en svetsvisir, svetshandskar, en svetsmantel och arbetsstövlar.
- Genom att sätta ihop din spindel först kan du konstruera din turbin bit för bit genom att lägga till delar en i taget. Detta kommer sannolikt att vara det mest effektiva sättet att sätta ihop din turbin om du själv försöker projektet.
2
Skjut ditt nav på plats på din spindel. För att förhindra ansamling av friktion och försämring av din spindel / nav bör du placera ett lager mellan de två delarna. Montera lagret över den avsmalnande änden av din spindel som sticker upp från spindelplattan och skjut den mot plattan tills den vilar vid den tjockare delen av spindeln. Skjut sedan ditt nav på plats för att vila på lagret så att knopparna på ditt nav är vända uppåt.
- Det bör finnas ett spelrum på cirka 10 cm mellan din spindel och lagret. I kraftiga vindar kan din turbin böjas och orsaka knivarna till hans och skada din spindel.
- Om du inte har ett kit och bygger ditt nav från grunden kan du överväga att använda ett 4 till 4 trailernav. Detta kan köpas i de flesta butiker som har släpvagnstillbehör, som din lokala bildelbutik.
3

Fäst den nedre ekersflänsen till ditt nav. Flänsen ska ha hål för pinnbultarna på ditt nav att glida genom, med utskjutande flikar där du fäster var och en av dina ekrar. Rikta upp flänsen med navets dubbar och manövrera den på plats. När din fläns vilar jämnt på navet, fäst den på plats med hakmuttrar, dra åt muttrarna först för hand och sedan mer fast med en hylsnyckel.
4
Anslut dina ekrar. Du kommer att ha två uppsättningar ekrar per blad på din turbin, vilket ger dig totalt sex ekrar för en trebladig turbin. Du behöver bultar för att ansluta dina ekrar till flikarna på din nedre fläns och distanser för att skilja de nedre ekrarna från de övre. Sedan:
- Skjut en bult genom ett hål i en av flänsflikarna, montera din eker på bulten, applicera distansbrickan på bulten, montera din andra eker på plats på bulten och smörj in ekrarna och distansbrickan på plats med din övre fläns. Din nedre och övre fläns ska ha samma form, med samma antal flikar för ekarfästet.
- Skruva fast bulten i den övre flänsen med handen för att hålla flänsen på plats och fäst sedan de andra bultarna för din första uppsättning ekrar. Upprepa denna process för alla dina ekrar.
- När alla dina ekrar är klämda mellan dina nedre och övre flänsar, bör du använda en hylsnyckel för att dra åt bultarna. När bultarna är åtdragna ska din nedre och övre fläns och ekrar vara robusta och kunna snurra lätt tillsammans med navet på ditt lager.
- Eftersom din turbinanordning kommer att utsättas för jämn kraft från vinden och andra miljöfaktorer, vill du att dina bultar ska ansluta dina ekrar ordentligt. För att garantera en bra anslutning bör du använda en gänglåsning som kommer att finnas tillgänglig i de flesta hårdvaruaffärer.
5
Fäst fyra tappar på din övre fläns. Dessa dubbar bör vara gängade och varje tapp bör vara 2³ / _åtta "(6 cm) lång och 0,25" (0635 cm) tjock. Du kan behöva använda en hacksåg för att skära en gängstång med denna tjocklek till rätt längd. Skruva sedan in dina tappar för hand i toppen av din övre fläns så att varje skruv är lika fördelad runt spindelaxeln.
- Skruva bara in tapparna tillräckligt långt i flänsen så att varje tapp är upprätt och robust. Alla tappar ska sticka ut ur flänsen på samma avstånd.
- Om du använder en bågfil för att skära en gängad metallstav, var försiktig så att du inte skadar gängan när du gör det. Skadad gängning kan leda till att du inte kan fästa delarna korrekt.
- Du vill att dessa tappar ska fästas stadigt, ungefär som de bultar du använde för dina ekrar. För detta ändamål bör du använda en gänglåsning på dina knoppar.

Din vindkraftverk kommer att utsättas för många miljöfaktorer och i vissa fall mycket stark vind.

Del 3 av 5: montering av magneterna på en vindturbin med vertikal axel

1
Placera din nedre magnetrotor på tapparna. Du kan antingen göra dina övre och nedre magnetrotorer med en rotorplatta, epoxi och 2" vid 1" med 0,5" neodymmagneter, eller så kan du köpa denna del prefabricerad som en del av ett vindturbinsats eller från en vindturbin del tillverkare. med magneterna uppåt, montera bottenplattan på din magnetrotor på de fyra bultarna som du har fästs till flänsen.
- Oavsett om du gör din egen eller använder en kit-tillverkad magnetrotor, var alltid försiktig när du hanterar enskilda magneter eller magnetrotorplattorna. Dessa magnetiska krafter är mycket starka och kan orsaka allvarliga skador om de inte hanteras med försiktighet.
- Neodymmagneter är ganska spröda. Du behöver 24 av dessa, 12 för din övre magnetrotor och 12 för den nedre, men du kanske vill köpa extra om en går sönder under konstruktionen av din platta. Dessa magneter finns att köpa online.
2
Gör vid behov en magnetrotor. Om du använder ett kit som medföljer en magnetrotorplatta behöver du bara montera plattan på tapparna enligt beskrivningen tidigare. För en hemmagjord magnetrotor vill du att dina magneter ska fördelas lika runt rotorns kant. För att förhindra att magnet placeras felaktigt och eventuellt förstöra rotorn, rita en mall för magnetplacering på kartong eller papper.
- Din mall kommer att uppta mitten av din rotor där magneterna inte kommer att vara. Linjer som sträcker sig från mitten till kanterna på din mall indikerar var magneter ska placeras på rotorn. Tejp kan användas för att hålla din mall på plats och exempelmallar finns online.
- Du bör markera polariteten på dina magneter innan du börjar placeringen. Detta kan göras med en markör. Om dina magneter rör sig ihop och du inte kan säga polariteten, gör en testare genom att limma en svag magnet på en ispinne.
- Passera testarens "N" polaritetssida över neodymmagneten. Om du känner ett tryck, har magneten samma polaritet. Om du känner ett drag är polariteten på magneten du testar motsatt.
- Använd en stor mängd epoxi när du monterar magneterna. Detta bör appliceras på botten av varje magnet innan den placeras.
- Var försiktig med att hålla fingrarna mellan magneten och rotorn, flytta magneten långsamt till rotorplattans hörn. Magneten ska ta tag i plattan och sedan kan du skjuta den i rätt läge med din mall.
3
Placera distanser på dina pinnar. Du kan använda ³/₈ "(0375 cm) metallrör skuren i 1,25" (3,175 cm) långa segment för att skapa utrymmen. Du bör klippa dessa så exakt som möjligt. Skjut dina distanser över tapparna som sticker upp från din magnetrotor.
- Distanser med olika längd kan skapa en lutande position för din övre magnetskiva. Detta kan vara farligt och kan också påverka din turbins effektivitet negativt.
- Det bör finnas drygt en tum (2,5 cm) tappavstånd ovanför dina distanser. Detta gör att sexkantsmuttrar kan fästa din övre magnetrotor och alla delar däremellan, tillsammans.
4
Placera din stator ovanpå din nedre magnetrotor. En stator är en serie lindade ledningar som är en viktig del av en generator. Den kan köpas som en del av ett vindkraftsats, från en tillverkare av vindkraftsdelar eller kan göras på egen hand. Tapparna som omger den centrala spindelaxeln bör sticka upp genom mitten av statorn, som bör centreras med respekt till den centrala spindelaxeln.
- Din stator behöver tre grupperingar av tre spolar med 24 gauge koppartråd, varvid varje spole har 320 lindningar av koppartråden. Detta kan vara tidskrävande och svårt att göra.
- Om du bestämmer dig för att skapa din egen stator kommer en online-sökning efter "hur man gör en vindturbinstator" att gå igenom processen.
5
Gör en statorlindare för hemlagade statorer. Du kan konstruera en statorlindare av skrot och naglar. Anslut två plywoodstycken med fyra spikar så att det blir ett mellanrum på cirka 2,5 cm mellan de två träbitarna. Dina naglar ska placeras i ett rektangulärt mönster som motsvarar dimensionerna på dina magneter. Sedan du kan lätt linda koppartråden till din stator.
- Var noga med att hålla reda på början och slutet på dina statorspolar när du skapar din egen stator. Varje spole måste lindas i samma riktning. Du kanske vill överväga att sätta en färgad bit tejp i början av varje ände varje spole.
- För att dina spolar inte ska lindas när du är klar bör du tejpa ihop dem med eltejp och säkra med tvådelad epoxi. Låt din epoxi (och stator) härda på vaxpapper så länge som anges på din epoximärke.
6
Placera din övre magnetrotor. Var ytterst försiktig; detta är en av de farligaste delarna av din vindturbins konstruktion. Stapla fyra brädor på din stator på vardera sidan om din centrala spindel, med golvbrädorna är tjockare och dina toppbrädor tunnare. 2 och 4 brädor fungerar bra för övre brädor.
- Håll din övre magnetrotor så att fingrarna är i springan mellan dina staplade brädor och sänk långsamt din övre rotor mot den nedre. Försök att ställa in din övre rotor med tapparna när du gör det.
- Magnetfältet ska ta tag i den övre skivan och dra den på brädorna du har placerat. Sänk sedan ned den övre magnetrotorn på tapparna genom att skjuta ut dina brädor en i taget. Ta först bort det ena övre kortet, sedan det andra.
- Upprepa denna process med dina nedre brädor för att manövrera din övre magnetrotor på plats. Skruva sedan in sexkantsmuttrarna på dina bultar för att fästa rotorn. När detta är klart ska din övre rotor vila på distanserna med en liten mängd pinnar som sticker ut från toppen av den.
- Du kan behöva vrida dina brädor fram och tillbaka för att arbeta var och en fri från den övre magnetrotorn. Den magnetiska kraften kommer att vara mycket kraftfull.

Du bör också ha tillräckligt med vertikalt utrymme för att bygga turbinen tillräckligt högt så att byggnader och träd inte blockerar vinden.

Del 4 av 5: avsluta din turbinmontering

1
Ta bort enheten från spindeln. Därefter ansluter du din spindel till ditt torn. Det kan vara ganska svårt att hantera medan din turbinanordning är fäst vid spindeln. Då måste du vända ditt monteringsnav uppåt för att slutföra din turbin.
- Dra enheten (inklusive navet, ekrarna, magnetrotorerna, statorn och alla tillhörande delar) från spindeln med en uppåtgående rörelse. Placera sedan din enhet på ditt arbetsområde med navsidan uppåt.
2
Svetsa din spindelfläns till tornet. Om du har ett kit tillhandahölls dessa delar sannolikt, men en metallplatta fäst på toppen av ett tjockt, robust metallrör borde räcka för ditt torn. Se till att ditt rör tål de krafter som vinden kommer att utöva på din vindkraftverk.
- Ditt torn måste installeras på en stabil plats. Du kanske vill hälla en betongplatta i vilken du installerar tornet för att ge det ytterligare stabilitet.
3
Installera ett fäste för din spindel och stator. Fästet ska passa över din spindel som en krage. Du bör sedan fästa fästet på plats och fästa fästet i tornet. Skär sedan en ³ / _åtta "(0375 cm) gängad stång i fyra 4,5" bitar. Använd först en gänglåsning och använd sedan muttrar och brickor för att fästa dessa på utsidan av fästet uppåt.
- Nötter ska placeras på ³/₈ "(0375 cm) gängstång dubbar om 0,75 av vägen från toppen av staven. Dessa muttrar gör att du kan justera placeringen av din stator medan staven håller den på plats.
4
Placera ett avsmalnande rullager på spindeln. Innan du gör det, bör du smörja en liberal mängd allmänt lagerfett på ditt lager. Efter smörjning, skjut helt enkelt ditt koniska lager på spindeln så att den vilar vid basen av din spindel.
- Smörjprocessen görs lättast med fingrarna. Ha lite pappershandduk eller en arbetsduk i närheten för att torka av fingrarna när lagret har smörjts och placerats.
5
Fäst huvudaggregatet på din turbin. Lyft huvudaggregatet så att navet är vänt uppåt och placera det på spindeln med det avsmalnande lagret under. Monteringshålen i din stator bör i linje med de ^tre / ₈ "gängad stång dubbar som du fästa din konsol.
- När monteringen är på plats måste du sätta ett annat avsmalnande lager i kåpan på navet. Smörj lagret med lagerfett.
- På toppen av ditt lager måste du fästa en borgmutter. Slottmuttern ska skruvas på plats med fingrarna.
- När du inte lätt kan vrida på muttern, skruva loss den tills springan i borgmuttern är i linje med hålet i axeln på din spindel. Skjut in en klyftstift i det här hålet och använd tång för att böja benen på tappen för att låsa slottmuttern på plats.
6
Fäst statorn och komplettera turbinen med ett fettlock. Använd en sexkantsmutter per stång för att låsa statorn ordentligt på plats på din enhet. Använd sedan två skiftnycklar för att justera sexkantsmuttrarna som klämmer fast din stator tills den är direkt mellan magnetrotorerna.
- När statorn är placerad är allt du behöver göra att lägga till ett fettlock på toppen av navet och din turbin är klar.

Del 5 av 5: Installera turbinens elektriska komponenter

1

Anslut en laddningsregulator till batteriet eller kretsen. Att ansluta laddningsregulatorn till batteriet innan du ansluter det till vindkraftverket förhindrar att spikar bildas. Detta kommer i sin tur att förhindra skador på din utrustning.
2
Anslut isolerad kabel till laddningsregulatorn. Denna tråd överför kraft från generatorn till laddningsregulatorn. Därifrån kommer elen att passera i ett batteri eller krets.
- Din kabel ska vara som den som finns i elkablar, med två trådlängder bundna i liknande isolering. Du kan använda en gammal förlängningssladd med pluggarna borttagna, om du vill.
3

Trä isolerad tråd genom basen och tornaxeln. För in tråden i tornet och upp till turbinenheten. Du kan behöva använda en stränglinje eller fisktejp för att hjälpa dig att tränga tråden genom tornet. Anslut sedan ledningarna till din generator.
4

Anslut till ett batteri eller krets. Nu när din generator är bunden till en laddningsregulator och genom basen av ditt torn är du redo att binda in linjen från din turbin. När du ansluter en extern elektrisk källa till din huvudsakliga hemkrets bör du kontakta en professionell elektriker. Många områden krävde en licensierad professionell för att hantera denna typ av ledningar.

Se till att ditt rör tål de krafter som vinden kommer att utöva på din vindkraftverk.

Tips

Du bör bifoga laddningsregulatorn för att skydda den från fukt, och du kanske också vill koppla in en spänningsmätare för att övervaka uteffekten.
Gör lite forskning om fågelvandringar inom ditt område. Om det finns arter som migrerar i det området, undvik att bygga turbiner där.

Varningar

Om du planerar att sälja överskottsström tillbaka till ditt elföretag, var medveten om att verktyget normalt säljer kraft till dig till detaljhandelspriser men bara köper tillbaka det till grossistpriser. Du måste installera en synkron växelriktare som matchar AC-frekvensen för elnätet, liksom ett speciellt växlingsutrustning. Du kanske inte kan generera tillräckligt med kraft för att få tillbaka kostnaden för en sådan installation, än mindre vinst.

Läs också: Hur man gör en liten solpanel?

Saker du behöver

2 x 4 brädor
Bultar, muttrar och brickor
Slottmutter
Laddningsregulator
Spets
DC-generator eller AC-motor (tillval)
Deep-cycle batteri (rekommenderas)
Allmänt lagerfett
Fettlock (för nav)
Bågfil
Nav
Isolerad elektrisk ledning
Järngolvflänsar (2,5 cm i diameter)
Järnrör (2,5 cm i diameter)
Magnetrotor / skiva
Metallrör (³/₈ "/ 0,95 cm bred)
Nötter
Hylsnyckel
Ekrar
Stator
Statorfäste
Koniska spindellager (2)
Gänglåsning
Gängad metallstång (³/₈ "/ 0,375 cm tjock)
Gängad metallstav (0,635 cm tjock)
Voltmeter (tillval)
Brickor
Svetsutrustning
Skiftnycklar (justerbara)

Hur man bygger en vindkraftverk?

Steg