Mon éolienne maison utilisant un moteur pas à pas. Générateur éolien à partir d'un disque dur et pompe de machine à laver Générateur à partir d'un moteur à partir d'un disque dur

Nous continuons de recycler les bouteilles en plastique. Je propose d'envisager de fabriquer un moulin à vent rotatif vertical à partir de quatre bouteilles. L'unité de rotation utilisée peut devenir un générateur de courants faibles ou un excellent capteur de vitesse du vent pour un anémomètre fait maison. Des photos et des vidéos du moulin à vent sont présentées. Le schéma de montage est détaillé ci-dessous.

Comment fabriquer un moulin à vent à partir de bouteilles PET de vos propres mains

1. Outils requis : pistolet thermique, ciseaux, perceuse, couteau et tournevis. Matériel utilisé : quatre bouteilles PET identiques avec des bouchons de 0,2 à 2 litres chacune, un moteur à disque dur, un pot de vitamines en plastique, un vieux siphon d'évier et une perche en bois de la longueur requise.

2. Le démontage du disque dur d'un ordinateur est envisagé. Pour fonctionner, vous aurez besoin d'un moteur et d'une plaque supérieure pour fixer la plaque de disque avec des attaches. Les fixations peuvent être utilisées avec un tournevis cruciforme, mais le plus souvent avec un astérisque.

3. Nous commençons le travail par l'unité la plus exigeante en main-d'œuvre et la plus importante : l'installation d'une unité de rotation dans le couvercle d'un pot de vitamines. Pour ce faire, sous l'extrémité du moteur, de manière strictement symétrique, de vos propres mains, percez un trou dans le couvercle en plastique de la boîte avec un couteau.

Moteur électrique Couvercle du bidon Trou

4. Nous marquons les trous de montage le long de la bande aérienne et les perçons.

5. Installez l'unité de rotation dans le couvercle.

Les trous sont marqués. L'unité de rotation est fixe.

6. Nous marquons le pot en quatre secteurs et utilisons un pistolet thermofusible bien chauffé pour coller symétriquement les quatre couvercles. De la colle est généreusement appliquée sur le couvercle et le couvercle est collé au bon endroit. Il ne doit y avoir aucune étiquette sur le pot et il est conseillé de nettoyer les zones collées avec de la toile émeri.

7. Vissez les bouteilles PET dans les bouchons et utilisez un marqueur permanent pour marquer les découpes dans le pot. La position des découpes détermine le sens de rotation de l'éolienne. Les découpes doivent être du même côté que celui indiqué sur la photo, c'est-à-dire qu'en tournant, le moulin à vent essaie de serrer le couvercle.

8. Découpez les bouteilles une à une et vissez-les immédiatement. Nous vissons le pot dans le couvercle - le moulin à vent fait maison est prêt. Il est utile de vérifier et, si nécessaire, d'équilibrer la roue avec un morceau de pâte à modeler.

Les couvercles sont collés

9. La question de l’installation d’une éolienne a initialement posé problème, mais elle a été étonnamment facilement résolue. Les normes en pouces du disque dur et du siphon de l'évier se sont avérées les mêmes, et le moteur a été parfaitement fixé avec un écrou-raccord sur le siphon, si nécessaire, vous pouvez ajouter une rondelle en caoutchouc. Avant l'installation, le moteur a été déconnecté du couvercle, l'écrou borgne a été inséré et le couvercle de la boîte a été fixé. Pour évaluer les capacités de génération du moteur, des fils sont soudés aux enroulements du moteur.

10. L'extrémité du poteau est fermement insérée dans le siphon et toute la structure est installée pour les tests. Le moulin à vent est assez sensible et par vent calme, il se met immédiatement à tourner lentement.

L'unité de rotation est fixe

Dans cet article, nous examinerons un modèle de générateur puissant composé d'aimants, capable de produire de l'électricité d'une puissance de 300 watts. Le cadre est assemblé à partir de plaques de duralumin de 10 mm d'épaisseur. Le générateur se compose de 3 parties principales : boîtier, rotor, stator. L'objectif principal du boîtier est de fixer le rotor et le stator dans une position strictement définie. Le rotor en rotation ne doit pas toucher les bobines du stator avec des aimants. Le corps en aluminium est assemblé à partir de 4 parties. La disposition en coin offre une structure simple et rigide. Le corps est réalisé sur une machine CNC. C'est à la fois un avantage et un inconvénient du développement, car pour une répétition de haute qualité du modèle, vous devez trouver des spécialistes et une machine CNC. Le diamètre des disques est de 100 mm.

Vous pouvez également acheter un générateur électrique prêt à l'emploi dans une boutique en ligne.

Rotor du générateur électrique I. Belitsky

Rotor est un essieu de fer. Il y a 2 disques de fer sur lesquels se trouvent des aimants en néodyme. Une bague en fer est pressée entre les disques de l'essieu. Sa longueur dépend de l'épaisseur du stator. Son but est d'assurer un écart minimum entre les aimants rotatifs et les bobines du stator. Chaque disque contient 12 aimants néodyme d'un diamètre de 15 et d'une épaisseur de 5 mm. Des places leur sont faites sur le disque.

Ils doivent être collés avec de la résine époxy ou une autre colle. Dans ce cas, il est nécessaire de respecter strictement la polarité. Une fois assemblés, les aimants doivent être positionnés de manière à ce qu'en face de chacun, il y en ait un autre du disque opposé. Dans ce cas, les pôles doivent être différents les uns des autres. Comme l'écrit l'auteur du développement lui-même (Igor Beletsky) : « Il serait correct d'avoir des pôles différents, de sorte que les lignes de force sortent de l'un et entrent dans l'autre, définitivement S = N. » Vous pouvez acheter des aimants en néodyme dans une boutique en ligne chinoise.

Dispositif statorique

Une feuille de textolite de 12 m d'épaisseur a été utilisée comme base. Des trous ont été pratiqués dans la feuille pour les bobines et les bagues du rotor. Le diamètre extérieur des bobines de fer installées dans ces trous est de 25 mm. Le diamètre intérieur est égal au diamètre des aimants (15 mm). Les bobines remplissent 2 tâches : la fonction de noyau magnétiquement conducteur et la tâche de réduire le collage lors du passage d'une bobine à l'autre.

Les bobines sont constituées de fil isolé de 0,5 mm d'épaisseur. 130 tours sont enroulés sur chaque bobine. Le sens d'enroulement est le même pour tous.

Lors de la création d'un générateur puissant, vous devez savoir que plus la vitesse qui peut être fournie est élevée, plus la tension et le courant de sortie de l'appareil seront élevés pour l'énergie gratuite.

En faisant du vélo devant les chalets d'été, j'ai vu une éolienne en état de marche :

Les grandes pales tournaient lentement mais sûrement, la girouette orientait l'appareil dans le sens du vent.
Je voulais mettre en œuvre une conception similaire, bien qu'incapable de générer une puissance suffisante pour alimenter des consommateurs « sérieux », mais toujours fonctionnelle et, par exemple, charger des batteries ou alimenter des LED.

Moteurs pas à pas

L'une des options les plus efficaces pour une petite éolienne artisanale est d'utiliser moteur pas à pas(SD) (anglais) moteur pas à pas (pas à pas, pas à pas)) - dans un tel moteur, la rotation de l'arbre se compose de petits pas. Les enroulements du moteur pas à pas sont regroupés en phases. Lorsque le courant est fourni à l'une des phases, l'arbre se déplace d'un pas.
Ces moteurs sont faible vitesse et un générateur équipé d'un tel moteur peut être connecté sans boîte de vitesses à une éolienne, un moteur Stirling ou une autre source d'énergie à basse vitesse. Lors de l'utilisation d'un moteur à courant continu (à balais) conventionnel comme générateur, une vitesse de rotation 10 à 15 fois plus élevée serait nécessaire pour obtenir les mêmes résultats.
Une caractéristique du stepper est un moment de démarrage assez élevé (même sans charge électrique connectée au générateur), atteignant 40 grammes de force par centimètre.
Le rendement d'un générateur avec moteur pas à pas atteint 40 %.

Pour vérifier le fonctionnement du moteur pas à pas, vous pouvez connecter, par exemple, une LED rouge. En faisant tourner l'arbre du moteur, vous pouvez observer la lueur de la LED. La polarité de la connexion des LED n'a pas d'importance puisque le moteur produit du courant alternatif.

Les lecteurs de disquettes de cinq pouces, ainsi que les anciennes imprimantes et scanners, constituent un trésor de moteurs aussi puissants.

Moteur 1

Par exemple, j'ai une SD provenant d'un vieux lecteur de disquette 5,25″ qui faisait encore partie de Spectre ZX- un ordinateur compatible "Byte".
Un tel entraînement contient deux enroulements, à partir des extrémités et du milieu desquels sont tirées des conclusions - un total de six fils:

premier enroulement bobine 1) - bleu (anglais) bleu) et jaune (eng. jaune);
deuxième enroulement bobine 2) - rouge (anglais) rouge) et blanc (anglais) blanc);
marron (anglais) brun) fils - conduit à partir des milieux de chaque enroulement (eng. robinets centraux).

moteur pas à pas démonté

Sur la gauche, vous pouvez voir le rotor du moteur, sur lequel sont visibles les pôles magnétiques « rayés » - nord et sud. À droite, vous pouvez voir le bobinage du stator, composé de huit bobines.
La résistance de la moitié du bobinage est d’environ 70 ohms.

J'ai utilisé ce moteur dans la conception originale de mon éolienne.

Moteur 2

Un moteur pas à pas moins puissant à ma disposition T1319635 entreprises Epoch Electronics Corp. du scanner HP Scanjet 2400 Il a cinq sorties (moteur unipolaire) :


premier enroulement bobine 1) - orange (anglais) orange) et noir (anglais) noir);
deuxième enroulement bobine 2) - marron (anglais) brun) et jaune (eng. jaune);
rouge (anglais) rouge) fil - bornes connectées ensemble à partir du milieu de chaque enroulement (eng. robinets centraux).

La résistance de la moitié du bobinage est de 58 Ohms, ce qui est indiqué sur le boîtier du moteur.

Moteur 3

Dans une version améliorée de l'éolienne, j'ai utilisé un moteur pas à pas Robotron SPA 42/100-558, produit en RDA et conçu pour le 12 V :

Éolienne

Il existe deux options possibles pour l'emplacement de l'axe de la turbine (turbine) d'une éolienne - horizontale et verticale.

Avantage horizontal(le plus populaire) emplacement L'axe situé dans la direction du vent permet une utilisation plus efficace de l'énergie éolienne, l'inconvénient est la complication de la conception.

J'ai choisi disposition verticale axes - V.A.W.T. (éolienne à axe vertical), ce qui simplifie considérablement la conception et ne nécessite pas d'orientation sous le vent . Cette option est plus adaptée au montage sur le toit ; elle est beaucoup plus efficace dans des conditions de changements rapides et fréquents de direction du vent.

J'ai utilisé un type d'éolienne appelé éolienne Savonius. Éolienne Savonius). Il a été inventé en 1922 Sigurd Johannes Savonius) de Finlande.

Sigurd Johannes Savonius

Le fonctionnement de l'éolienne Savonius repose sur le fait que la résistance traîner) le flux d'air venant en sens inverse - le vent de la surface concave du cylindre (pale) est supérieur à celui de la surface convexe.

Coefficients de traînée aérodynamique ( Anglais coefficients de traînée) $C_D$

corps bidimensionnels :
moitié concave du cylindre (1) - 2,30
moitié convexe du cylindre (2) - 1,20
assiette carrée plate - 1,17
Corps 3D :
hémisphère creux concave (3) - 1,42
hémisphère creux convexe (4) - 0,38
sphère - 0,5
Les valeurs indiquées sont données pour des nombres de Reynolds. Numéros de Reynolds) dans la fourchette 10^4 - 10^6$. Le nombre de Reynolds caractérise le comportement d'un corps dans un milieu.

Force de résistance du corps au flux d'air $(F_D) = ((1 \over 2) (C_D) S \rho (v^2) ) $, où $\rho$ est la densité de l'air, $v$ est la vitesse du flux d'air, $ S $ est la surface transversale du corps.

Une telle éolienne tourne dans le même sens, quelle que soit la direction du vent :

Un principe de fonctionnement similaire est utilisé dans l’anémomètre à coupelle. anémomètre à coupelle)- un appareil de mesure de la vitesse du vent :

Un tel anémomètre a été inventé en 1846 par l'astronome irlandais John Thomas Romney Robinson ( John Thomas Romney Robinson):

Robinson pensait que les coupelles de son anémomètre à quatre coupelles se déplaçaient à un tiers de la vitesse du vent. En réalité, cette valeur varie de deux à un peu plus de trois.

Actuellement, des anémomètres à trois coupelles développés par le météorologue canadien John Patterson sont utilisés pour mesurer la vitesse du vent. John Patterson) en 1926 :

Les générateurs basés sur des moteurs à courant continu à balais avec une microturbine verticale sont vendus à eBay pour environ 5$ :

Une telle turbine contient quatre pales disposées selon deux axes perpendiculaires, avec un diamètre de roue de 100 mm, une hauteur de pale de 60 mm, une longueur de corde de 30 mm et une hauteur de segment de 11 mm. La roue est montée sur l'arbre d'un micromoteur DC à collecteur avec des marquages JQ24-125H670. La tension d'alimentation nominale d'un tel moteur est de 3 ... 12 V.
L'énergie générée par un tel générateur est suffisante pour allumer une LED « blanche ».

Vitesse de rotation de l'éolienne Savonius ne peut pas dépasser la vitesse du vent , mais en même temps, cette conception se caractérise couple élevé (Anglais) couple).

L'efficacité d'une éolienne peut être évaluée en comparant la puissance générée par l'éolienne avec la puissance contenue dans le vent soufflant à travers la turbine :
$P = (1\over 2) \rho S (v^3)$, où $\rho$ est la densité de l'air (environ 1,225 kg/m 3 au niveau de la mer), $S$ est la surface balayée de ​​la turbine (eng. zone balayée), $v$ - vitesse du vent.

Mon éolienne

Option 1

Initialement, la turbine de mon générateur utilisait quatre pales sous la forme de segments (moitiés) de cylindres découpés dans tuyaux en plastique:


Tailles des segments -
longueur des segments - 14 cm;
hauteur des segments - 2 cm;
longueur de la corde du segment - 4 cm ;

J'ai installé la structure assemblée sur un mât en bois assez haut (6 m 70 cm), fixé avec des vis autotaraudeuses à une charpente métallique :

Option 2

L'inconvénient du générateur était la vitesse du vent assez élevée nécessaire pour faire tourner les pales. Pour augmenter la surface, j'ai utilisé des lames découpées dans bouteilles en plastique:

Tailles des segments -
longueur des segments - 18 cm;
hauteur des segments - 5 cm;
longueur de la corde du segment - 7 cm ;
la distance entre le début du segment et le centre de l'axe de rotation est de 3 cm.

Option 3

Le problème s’est avéré être la solidité des porte-lames. Au début, j'ai utilisé des bandes d'aluminium perforées provenant d'un jeu de construction soviétique pour enfants d'une épaisseur de 1 mm. Après plusieurs jours d'exploitation, de fortes rafales de vent ont entraîné la rupture des lattes (1). Après cet échec, j'ai décidé de découper les porte-lames dans une feuille PCB (2) de 1,8 mm d'épaisseur :

La résistance à la flexion du PCB perpendiculairement à la plaque est de 204 MPa et est comparable à la résistance à la flexion de l'aluminium - 275 MPa. Mais le module élastique de l'aluminium $E$ (70 000 MPa) est bien supérieur à celui du PCB (10 000 MPa), c'est-à-dire la texolite est beaucoup plus élastique que l'aluminium. Ceci, à mon avis, compte tenu de la plus grande épaisseur des supports en textolite, offrira une bien plus grande fiabilité de fixation des pales de l'éolienne.
L'éolienne est montée sur un mât :

Le fonctionnement d'essai de la nouvelle version de l'éolienne a montré sa fiabilité même en cas de fortes rafales de vent.

L'inconvénient de la turbine Savonius est faible efficacité - seulement 15 % environ de l'énergie éolienne est convertie en énergie de rotation de l'arbre (c'est bien moins que ce qu'on peut obtenir avec éolienne Daria(Anglais) Éolienne Darrieus)), en utilisant la force de levage (eng. ascenseur). Ce type d'éolienne a été inventé par le concepteur aéronautique français Georges Darrieus. (Georges Jean Marie Darrieus) - 1931 Brevet américain n° 1 835 018 .

Georges Darrieux

L'inconvénient de la turbine Daria est qu'elle a un très mauvais démarrage automatique (pour générer du couple à partir du vent, la turbine doit déjà tourner).

Conversion de l'énergie électrique générée par un moteur pas à pas

Les fils du moteur pas à pas peuvent être connectés à deux ponts redresseurs constitués de diodes Schottky pour réduire la chute de tension aux bornes des diodes.
Vous pouvez utiliser des diodes Schottky populaires 1N5817 avec une tension inverse maximale de 20 V, 1N5819- 40 V et un courant redressé moyen continu maximum de 1 A. J'ai connecté les sorties des redresseurs en série pour augmenter la tension de sortie.
Vous pouvez également utiliser deux redresseurs médians. Un tel redresseur nécessite deux fois moins de diodes, mais en même temps la tension de sortie est réduite de moitié.
Ensuite, la tension d'ondulation est lissée à l'aide d'un filtre capacitif - un condensateur de 1 000 µF à 25 V. Pour se protéger contre l'augmentation de la tension générée, une diode Zener de 25 V est connectée en parallèle avec le condensateur.


mon schéma d'éolienne


unité électronique de mon éolienne

Application d'éolienne

La tension générée par une éolienne dépend de l'ampleur et de la constance de la vitesse du vent.

Lorsque le vent balance de fines branches d'arbres, la tension atteint 2 ... 3 V.

Lorsque le vent balance les branches épaisses des arbres, la tension atteint 4 ... 5 V (avec de fortes rafales - jusqu'à 7 V).

CONNEXION À JOULE VOLEUR

La tension lissée du condensateur de l'éolienne peut être fournie à - basse tension DC-DC convertisseur

Valeur de la résistance R. est sélectionné expérimentalement (en fonction du type de transistor) - il est conseillé d'utiliser une résistance variable de 4,7 kOhm et de réduire progressivement sa résistance, obtenant ainsi un fonctionnement stable du convertisseur.
J'ai assemblé un tel convertisseur à base de germanium pnp-transistor GT308V ( Vermont) et transformateur d'impulsions MIT-4V (bobine L1- conclusions 2-3, L2- conclusions 5-6) :

CHARGE DES IONISTRES (SUPERCONDENSATEURS)

Ionistor (supercondensateur, anglais) supercondensateur) est un hybride d'un condensateur et d'une source de courant chimique.
Ionisteur - non polaireélément, mais l’une des bornes peut être marquée d’une « flèche » pour indiquer la polarité de la tension résiduelle après sa charge chez le fabricant.
Pour la recherche initiale, j'ai utilisé un ionisteur d'une capacité de 0,22 F pour une tension de 5,5 V (diamètre 11,5 mm, hauteur 3,5 mm) :

Je l'ai connecté via une diode à la sortie à travers une diode au germanium D310.

Pour limiter la tension de charge maximale de l'ionistor, vous pouvez utiliser une diode Zener ou une chaîne de LED - j'utilise une chaîne de deux LED rouges :

Pour empêcher la décharge d'un ionistor déjà chargé grâce à des LED de limitation HL1 Et HL2 J'ai ajouté une autre diode - VD2.

À suivre

Une simple éolienne peut être fabriquée à partir de plusieurs disques durs défectueux et d'une pompe à eau provenant d'une machine à laver. Les énergies alternatives sont plus proches qu’il n’y paraît ; il y a désormais plus qu’assez de déchets pour fabriquer de tels gadgets nécessaires. Cette conception, bien sûr, n'alimentera pas toute votre maison en électricité, mais elle est tout à fait adaptée pour charger toutes sortes de gadgets USB.

Aura besoin

• Pompe d'une machine à laver automatique. Il se trouve tout en bas et sert à pomper l'eau du tambour vers les égouts.
• Quatre disques durs, de fabricants différents.
• Un poteau est un long tuyau permettant d'installer une éolienne en hauteur.
• Boulons, écrous, rondelles.
• Fils.

Quelques mots sur la pompe à eau

Une pompe à eau sera utilisée comme générateur produisant de l’électricité. Il se compose d'un rotor mobile avec des aimants permanents et d'un stator mobile avec un noyau magnétique en forme de U et une bobine dessus.

Le rotor est assez facile à retirer.

Grâce à l'utilisation d'aimants permanents, une telle pompe fonctionne parfaitement comme un générateur, capable de délivrer jusqu'à 250 V. Bien entendu, notre éolienne ne produira pas de telles vitesses et la tension de sortie sera plusieurs fois inférieure.

Fabrication d'éoliennes

Il a été décidé de sécuriser la pompe avec des coins en acier de construction, en les pliant et en les coupant selon les besoins.

Cela s'est avéré comme ça, une sorte de pince.

Un trou a été réalisé dans le circuit magnétique de la pompe pour une fixation plus fiable.

L'unité est assemblée.

Pales d'éoliennes

Les pales sont fabriquées à partir de tuyaux en PVC.

Nous coupons le tuyau en trois parties égales dans le sens de la longueur.

Et puis nous découpons notre propre lame dans chaque moitié.

Nous faisons des trous aux endroits où les pales sont fixées au générateur.

Fixation de la lame

Pour fixer les pales de l'éolienne, deux disques du disque dur ont été utilisés.

Le trou dans lequel s'adapte parfaitement au diamètre de la roue.

Marquons-le.

Forons.

Les disques sont fixés au rotor avec des boulons, des rondelles et des écrous.

Vissez les lames.

Unité pivotante

Pour que le moulin à vent tourne dans des directions différentes en fonction du vent, il doit être installé sur un plateau tournant, dans le rôle duquel sera utilisé le moteur du disque dur, car il possède de très bons roulements.

À l'avenir, un disque y sera placé sur lequel le générateur sera monté.

Nous avons percé un trou pour le support et scié la partie inutile.

Assemblée générale

Nous attachons des coins au moteur HDD qui serviront de plateau tournant à trois endroits.

Nous découpons la pale arrière dans du carton ou du plastique afin que le vent lui-même dirige le ventilateur.

Commençons maintenant à tout assembler.

Nous prenons un poteau et réparons le fil d'alimentation.

Prenez l'unité pivotante.

Nous l'insérons dans le tuyau, resserrons les écrous et les écartons.

En gros, ça tient bien.

Vous aimerez certainement ce matériel, car nous y examinerons un moyen d'obtenir un générateur simple à partir d'un ancien lecteur de CD/DVD d'ordinateur.

Tout d’abord, nous vous proposons de vous familiariser avec la vidéo de l’auteur

Voyons ce dont nous avons besoin :
- ancien lecteur CD/DVD ;
- pinces coupantes;
- un fer à souder ;
- tout étui en plastique ;
- fils;
- hexagone ;
- machine à laver.

Selon l'auteur du générateur fait maison, l'idée est assez efficace, car le rapport entre le rapport de transmission et le moteur qui entraîne l'engrenage qui prolonge le plateau à disques est assez important. Ainsi, il est possible qu'à faibles tours du même engrenage, on obtienne de bons tours sur le moteur électrique, et on puisse obtenir un générateur. Nous saurons à la fin de l’examen si notre plan fonctionnera ou non, mais mettons-nous maintenant au travail.

Vous devez d'abord dessouder la carte sur laquelle le moteur est monté.

Ensuite, nous avons coupé la partie du boîtier d'entraînement en plastique qui maintient le moteur, ainsi que l'engrenage dont nous avons besoin. Plus tard, nous dériverons une poignée de cet engrenage afin de pouvoir le faire tourner et produire de l'électricité.

Nous prenons le premier fil et le soudons à l'un des contacts du moteur.

Soudez le deuxième fil au deuxième contact.

Pour tester le générateur, l'auteur de l'idée utilise des entrées UBS, installées dans un boîtier en plastique. Par conséquent, il colle un morceau de l'entraînement avec un moteur et un engrenage dans ce corps à l'aide d'un pistolet à colle.

Pour fabriquer un manche, vous aurez besoin d'un hexagone et d'une rondelle. Ces pièces doivent être attachées les unes aux autres. L'auteur le fait en soudant.

Soudez les fils aux broches des connecteurs USB.

Sur la seconde moitié du boîtier en plastique, vous devez faire un trou pour la saillie de l'engrenage.

Enfin, nous collons la poignée faite maison sur la patte de transmission. Notre générateur est prêt.