Éolienne composée d'un moteur asynchrone. Éolienne maison : principe de fonctionnement, comment la fabriquer soi-même ? Pour créer à partir d'un moteur asynchrone

Dans le but d'obtenir des sources d'électricité autonomes, les spécialistes ont trouvé un moyen de convertir de leurs propres mains un moteur électrique à courant alternatif asynchrone triphasé en générateur. Cette méthode présente un certain nombre d’avantages et quelques inconvénients.

Apparition d'un moteur électrique asynchrone

La section présente les principaux éléments :

1. corps en fonte avec ailettes de radiateur pour un refroidissement efficace ;
2. un boîtier de rotor à cage d'écureuil doté de lignes de décalage de champ magnétique par rapport à son axe ;
3. groupe de contacts de commutation dans un boîtier (borno), pour commuter les enroulements du stator dans les circuits étoile ou triangle et connecter les fils d'alimentation ;
4. faisceaux denses de fils de cuivre de l'enroulement du stator ;
5. arbre de rotor en acier avec une rainure pour fixer la poulie avec une clé à coin.

Un démontage détaillé du moteur électrique asynchrone, indiquant toutes les pièces, est présenté dans la figure ci-dessous.

Démontage détaillé d'un moteur asynchrone

Avantages des générateurs convertis à partir de moteurs asynchrones :

1. facilité de montage du circuit, pas besoin de démonter le moteur électrique, pas de rembobinage des enroulements ;
2. la possibilité de faire tourner le générateur de courant électrique avec une turbine éolienne ou hydraulique ;
3. Le générateur d'un moteur asynchrone est largement utilisé dans les systèmes moteur-générateur pour convertir un réseau monophasé 220V AC en un réseau triphasé avec une tension de 380V.
4. la possibilité d'utiliser un générateur sur le terrain, en le faisant tourner à partir de moteurs à combustion interne.

Comme inconvénient, on peut noter la difficulté de calculer la capacité des condensateurs connectés aux enroulements ; en fait, cela se fait expérimentalement.

Par conséquent, il est difficile d'atteindre la puissance maximale d'un tel générateur ; il existe des difficultés d'alimentation électrique des installations électriques ayant un courant de démarrage important, telles que les scies circulaires avec moteurs à courant alternatif triphasé, les bétonnières et autres installations électriques.

Principe de fonctionnement du générateur

Le fonctionnement d’un tel générateur repose sur le principe de réversibilité : « toute installation électrique qui convertit l’énergie électrique en énergie mécanique peut effectuer le processus inverse ». Le principe de fonctionnement des générateurs est utilisé : la rotation du rotor provoque une CEM et l'apparition d'un courant électrique dans les enroulements du stator.

Sur la base de cette théorie, il est évident qu’un moteur électrique asynchrone peut être transformé en générateur électrique. Afin de procéder consciemment à la reconstruction, il est nécessaire de comprendre comment se déroule le processus de génération et ce qui est nécessaire pour cela. Tous les moteurs entraînés par courant alternatif sont considérés comme asynchrones. Le champ du stator se déplace légèrement en avant du champ magnétique du rotor, l'entraînant avec lui dans le sens de rotation.

Pour obtenir le processus inverse, la génération, le champ du rotor doit faire avancer le mouvement du champ magnétique du stator, tournant idéalement dans le sens opposé. Ceci est réalisé en connectant un grand condensateur au réseau d'alimentation électrique ; pour augmenter la capacité, des groupes de condensateurs sont utilisés. Le condensateur est chargé en accumulant de l'énergie magnétique (un élément de la composante réactive du courant alternatif). La charge du condensateur est en phase opposée à la source de courant du moteur électrique, donc la rotation du rotor commence à ralentir, l'enroulement du stator génère du courant.

Conversion

Comment convertir pratiquement un moteur électrique asynchrone en générateur de vos propres mains ?

Pour connecter les condensateurs, vous devez dévisser le couvercle supérieur du bore (boîte), où se trouve le groupe de contacts, commutant les contacts des enroulements du stator et les fils d'alimentation du moteur asynchrone.

Bore ouvert avec groupe de contact

Les enroulements du stator peuvent être connectés en configuration « Étoile » ou « Triangle ».

Circuits de connexion "Étoile" et "Triangle"

La plaque signalétique ou la fiche technique du produit montre les schémas de connexion possibles et les paramètres du moteur pour différentes connexions. Indiqué:

• courants maximaux ;
• tension d'alimentation ;
• consommation d'énergie;
• nombre de tours par minute ;
• Efficacité et autres paramètres.

Paramètres moteur indiqués sur la plaque signalétique

Dans un générateur triphasé à partir d'un moteur électrique asynchrone fabriqué à la main, les condensateurs sont connectés dans un circuit similaire "Triangle" ou "Étoile".

L'option de connexion avec une « étoile » assure le processus de démarrage de génération de courant à des vitesses inférieures à celles lors de la connexion du circuit en « Triangle ». Dans ce cas, la tension à la sortie du générateur sera légèrement inférieure. La connexion Delta fournit une légère augmentation de la tension de sortie, mais nécessite un régime plus élevé lors du démarrage du générateur. Dans un moteur électrique asynchrone monophasé, un condensateur déphaseur est connecté.

Schéma de connexion des condensateurs sur un générateur en « Triangle »

Des condensateurs du modèle KBG-MN ou d'autres marques d'au moins 400 V non polaires sont utilisés ; les modèles électrolytiques bipolaires ne conviennent pas dans ce cas.

A quoi ressemble un condensateur sans pôle de la marque KBG-MN ?

Calcul de la capacité du condensateur du moteur utilisé

Puissance de sortie nominale du générateur, kW	Capacité estimée en, µF
2	60
3,5	100
5	138
7	182
10	245
15	342

Dans les générateurs synchrones, le processus de génération est excité sur les enroulements d'induit à partir de la source de courant. 90 % des moteurs asynchrones sont équipés de rotors à cage d'écureuil, sans bobinage ; l'excitation est créée par une charge statique résiduelle dans le rotor. Il suffit de créer une FEM au stade initial de rotation, qui induit du courant et recharge les condensateurs à travers les enroulements du stator. Une recharge supplémentaire provient déjà du courant généré ; le processus de génération sera continu tant que le rotor tourne.

Il est recommandé d'installer la connexion automatique de charge au générateur, aux prises et aux condensateurs dans un panneau fermé séparé. Posez les fils de connexion du générateur de bore au tableau dans un câble isolé séparé.

Même lorsque le générateur ne fonctionne pas, vous devez éviter de toucher les bornes du condensateur des contacts de la prise. La charge accumulée par le condensateur reste longtemps et peut provoquer un choc électrique. Mettez à la terre les boîtiers de toutes les unités, moteur, générateur, panneau de commande.

Installation d'un système moteur-générateur

Lors de l'installation d'un générateur avec un moteur de vos propres mains, vous devez tenir compte du fait que le nombre spécifié de tours nominaux du moteur électrique asynchrone utilisé au ralenti est supérieur.

Schéma d'un moteur-générateur sur un entraînement par courroie

Sur un moteur de 900 tr/min au ralenti il ​​y aura 1230 tr/min, afin d'obtenir une puissance suffisante en sortie d'un générateur converti à partir de ce moteur, il faut avoir un nombre de tours 10% supérieur au régime de ralenti :

1230 + 10% = 1353 tr/min.

L'entraînement par courroie est calculé à l'aide de la formule :

Vg = Vm x Dm\Dg

Vg – vitesse de rotation requise du générateur 1353 tr/min ;

Vm – vitesse de rotation du moteur 1200 tr/min ;

Dm – le diamètre de la poulie sur le moteur est de 15 cm ;

Dg – diamètre de la poulie sur le générateur.

Ayant un moteur 1200 tr/min où la poulie fait Ø 15 cm, il ne reste plus qu'à calculer Dg - le diamètre de la poulie sur la génératrice.

Dg = Vm x Dm/ Vg = 1200 tr/min x 15 cm/1353 tr/min = 13,3 cm.

Générateur avec aimants néodyme

Comment fabriquer un générateur à partir d'un moteur électrique asynchrone ?

Ce générateur fait maison élimine l’utilisation de condensateurs. La source du champ magnétique, qui induit les champs électromagnétiques et crée du courant dans l'enroulement du stator, est constituée d'aimants permanents en néodyme. Pour le faire vous-même, vous devez effectuer séquentiellement les étapes suivantes :

• Retirez les capots avant et arrière du moteur asynchrone.
• Retirez le rotor du stator.

A quoi ressemble le rotor d'un moteur asynchrone ?

• Le rotor est meulé, la couche supérieure de 2 mm plus grande que l'épaisseur des aimants est retirée. Dans les conditions quotidiennes, il n'est pas toujours possible d'aléser un rotor de ses propres mains, en l'absence d'équipement et de compétences en tournage. Vous devez contacter des spécialistes des ateliers de tournage.
• Un gabarit est préparé sur une feuille de papier ordinaire pour placer des aimants ronds, Ø 10-20 mm, jusqu'à 10 mm d'épaisseur, avec une force d'attraction de 5-9 kg par m²/cm, la taille dépend de la taille du rotor . Le gabarit est collé à la surface du rotor, les aimants sont placés en bandes à un angle de 15 à 20 degrés par rapport à l'axe du rotor, 8 pièces par bande. La figure ci-dessous montre que sur certains rotors, il existe des bandes sombres de déplacement des lignes de champ magnétique par rapport à son axe.

Installation d'aimants sur le rotor

• Le rotor sur aimants est calculé pour qu'il y ait quatre groupes de bandes, dans un groupe de 5 bandes, la distance entre les groupes est de 2Ø de l'aimant. Les écarts dans le groupe sont de 0,5-1Ø de l'aimant, cette disposition réduit la force de collage du rotor au stator, il doit être tourné avec les efforts de deux doigts ;
• Le rotor magnétique, réalisé selon un gabarit calculé, est rempli de résine époxy. Après avoir un peu séché, la partie cylindrique du rotor est recouverte d'une couche de fibre de verre et à nouveau imprégnée de résine époxy. Cela empêchera les aimants de s'envoler lorsque le rotor tourne. La couche supérieure des aimants ne doit pas dépasser le diamètre d'origine du rotor, qui se trouvait avant la rainure. Sinon, le rotor ne se mettra pas en place ou frottera contre l'enroulement du stator lors de la rotation.
• Après séchage, le rotor peut être remis en place et les couvercles fermés ;
• Pour tester un générateur électrique, il est nécessaire de faire tourner le rotor avec une perceuse électrique en mesurant la tension à la sortie. Le nombre de tours lorsque la tension souhaitée est atteinte est mesuré par un tachymètre.
• Connaissant le nombre de tours requis du générateur, la transmission par courroie est calculée selon la méthode décrite ci-dessus.

Une option d'application intéressante est l'utilisation d'un générateur électrique basé sur un moteur électrique asynchrone dans un circuit moteur-générateur électrique auto-alimenté. Lorsqu'une partie de l'énergie générée par le générateur va au moteur électrique, qui le fait tourner. Le reste de l’énergie est consacré à la charge utile. En mettant en œuvre le principe de l'auto-alimentation, il est pratiquement possible de fournir à la maison une alimentation électrique autonome pendant une longue période.

Vidéo. g générateur à partir d'un moteur asynchrone.

Pour un large éventail de consommateurs d'électricité, acheter des centrales diesel puissantes comme TEKSAN TJ 303 DW5C avec une puissance de sortie de 303 kVA ou 242 kW n'a pas de sens. Les générateurs à essence de faible puissance sont chers ; la meilleure option est de fabriquer vos propres éoliennes ou un moteur-générateur auto-alimenté.

Grâce à ces informations, vous pouvez assembler un générateur de vos propres mains, à l'aide d'aimants permanents ou de condensateurs. Un tel équipement est très utile dans les maisons de campagne, sur le terrain, comme source d'alimentation de secours lorsqu'il n'y a pas de tension dans les réseaux industriels. Ils ne peuvent pas gérer une maison à part entière équipée de climatiseurs, de cuisinières et de chaudières électriques, ou d'un puissant moteur de scie circulaire. Vous pouvez fournir temporairement de l’électricité aux appareils électroménagers essentiels, à l’éclairage, aux réfrigérateurs, aux téléviseurs et à d’autres appareils qui ne nécessitent pas de grandes quantités d’énergie.

Ces travaux n'ont pratiquement rien de commun entre eux, puisqu'il est nécessaire de réaliser des composants système différents par leur essence et leur objectif. Pour la fabrication des deux éléments, des mécanismes et des dispositifs improvisés sont utilisés qui peuvent être utilisés ou convertis en l'unité requise. L'une des options pour créer un générateur, souvent utilisée dans la fabrication d'une éolienne, consiste à fabriquer à partir d'un moteur électrique asynchrone, qui résout le problème de la manière la plus efficace et la plus efficace. Examinons la question plus en détail :

Fabriquer un générateur à partir d'un moteur asynchrone

Un moteur asynchrone est le meilleur « blanc » pour fabriquer un générateur. A cet effet, il présente les meilleures performances en termes de résistance aux courts-circuits, et est moins exigeant en matière de pénétration de poussière ou de saleté. De plus, les générateurs asynchrones produisent une énergie plus propre ; le facteur évident (la présence d'harmoniques supérieures) pour ces appareils n'est que de 2 % contre 15 % pour les générateurs synchrones. Les harmoniques plus élevées contribuent à l'échauffement du moteur et perturbent le mode de rotation, leur petit nombre constitue donc un gros avantage de la conception.

Les appareils asynchrones n'ont pas d'enroulements rotatifs, ce qui élimine largement la possibilité de panne ou de dommages dus à un frottement ou à un court-circuit.

Un autre facteur important est la présence d'une tension de 220 V ou 380 V sur les enroulements de sortie, ce qui vous permet de connecter des appareils grand public directement au générateur, en contournant le système de stabilisation de courant. Autrement dit, tant qu'il y a du vent, les appareils fonctionneront exactement de la même manière qu'avec le secteur.

La seule différence par rapport au fonctionnement du complexe complet est qu'il cesse de fonctionner immédiatement après la disparition du vent, tandis que les batteries incluses dans le kit alimentent les appareils consommateurs pendant un certain temps en utilisant leur capacité.

Comment refaire un rotor

Le seul changement apporté à la conception d'un moteur asynchrone lors de sa conversion en générateur est l'installation d'aimants permanents sur le rotor. Pour obtenir un courant plus important, les enroulements sont parfois rembobinés avec un fil plus épais, qui a moins de résistance et donne de meilleurs résultats, mais cette procédure n'est pas critique, vous pouvez vous en passer - le générateur fonctionnera.

Rotor de moteur asynchrone n'a pas d'enroulements ou d'autres éléments, étant en fait un volant d'inertie ordinaire. Le rotor est traité dans un tour à métaux, on ne peut pas s'en passer. Par conséquent, lors de la création d'un projet, vous devez immédiatement résoudre le problème du support technique pour le travail, trouver un tourneur familier ou une organisation engagée dans un tel travail. Le diamètre du rotor doit être réduit de l'épaisseur des aimants qui y seront installés.

Il existe deux manières d'installer des aimants :

• fabrication et installation d'un manchon en acier, qui est placé sur un rotor préalablement réduit de diamètre, après quoi des aimants sont fixés sur le manchon. Cette méthode permet d'augmenter la force des aimants et la densité du champ, ce qui contribue à une formation plus active d'EMF
• réduire le diamètre uniquement de l'épaisseur des aimants plus l'espace de travail requis. Cette méthode est plus simple, mais nécessitera l'installation d'aimants plus puissants, de préférence en néodyme, qui ont une force beaucoup plus grande et créent un champ puissant.

Les aimants sont installés le long des lignes de la structure du rotor, c'est-à-dire pas le long de l'axe, mais légèrement décalé dans le sens de rotation (ces lignes sont bien visibles sur le rotor). Les aimants sont disposés en pôles alternés et fixés au rotor à l'aide de colle (une résine époxy est recommandée). Une fois séché, vous pouvez assembler le générateur, qu'est devenu notre moteur, et procéder aux procédures de test.

Test du générateur nouvellement créé

Cette procédure permet de connaître le degré d'efficacité du générateur et de déterminer expérimentalement la vitesse de rotation du rotor nécessaire pour obtenir la tension souhaitée. Ils recourent généralement à l'aide d'un autre moteur, par exemple une perceuse électrique avec une vitesse de rotation du mandrin réglable. En faisant tourner le rotor du générateur avec un voltmètre ou une ampoule connecté, ils vérifient quelles vitesses sont requises pour le minimum et quelle est la limite de puissance maximale du générateur afin d'obtenir des données sur la base desquelles l'éolienne sera créée.

À des fins de test, vous pouvez connecter n'importe quel appareil grand public (par exemple, un appareil de chauffage ou d'éclairage) et vérifier sa fonctionnalité. Cela aidera à résoudre toutes les questions qui pourraient se poser et à apporter des modifications si nécessaire. Par exemple, il arrive parfois que le rotor « coince » et ne démarre pas par vent faible. Cela se produit lorsque les aimants sont inégalement répartis et est corrigé en démontant le générateur, en déconnectant les aimants et en les rattachant dans une configuration plus uniforme.

Une fois tous les travaux terminés, un générateur entièrement fonctionnel est disponible, qui nécessite désormais une source de rotation.

Fabriquer un moulin à vent

Pour créer un moulin à vent, vous devrez choisir l'une des options de conception, qui sont nombreuses. Ainsi, il existe des conceptions de rotor horizontal ou vertical (dans ce cas, le terme « rotor » fait référence à la partie rotative de l'éolienne - un arbre avec des pales entraînées par la force du vent). ont une efficacité et une stabilité plus élevées dans la production d'énergie, mais nécessitent un système de guidage du flux, qui à son tour nécessite une rotation facile sur l'arbre.

Plus le générateur est puissant, plus il est difficile à faire tourner et plus l'éolienne doit développer de force, ce qui nécessite une taille plus grande. De plus, plus l’éolienne est grande, plus elle est lourde et plus son inertie au repos est grande, ce qui forme un cercle vicieux. Généralement, on utilise des valeurs moyennes et des valeurs qui permettent de créer un compromis entre taille et facilité de rotation.

Plus facile à fabriquer et peu exigeant sur la direction du vent. En même temps, leur efficacité est moindre, puisque le vent agit avec une force égale des deux côtés de la pale, ce qui rend la rotation difficile. Afin d'éviter cet inconvénient, de nombreuses conceptions de rotor différentes ont été créées, telles que :

• Rotor Savonius
• Rotor de Daria
• Rotor de Lenz

Connu dessins orthogonaux(espacées par rapport à l'axe de rotation) ou hélicoïdales (lames ayant une forme complexe, rappelant les spires en spirale). Toutes ces conceptions ont leurs avantages et leurs inconvénients, dont le principal est l'absence de modèle mathématique de la rotation de l'un ou l'autre type de pale, ce qui rend le calcul extrêmement complexe et approximatif. Par conséquent, ils utilisent la méthode d'essais et d'erreurs - un modèle expérimental est créé, ses défauts sont découverts, en tenant compte de la fabrication du rotor de travail.

La conception la plus simple et la plus courante est un rotor, mais récemment, de nombreuses descriptions d'autres éoliennes basées sur d'autres types sont apparues sur Internet.

La conception du rotor est simple - un arbre sur roulements, au sommet duquel sont montées des pales, qui tournent sous l'influence du vent et transmettent le couple au générateur. Le rotor est fabriqué à partir de matériaux disponibles ; l'installation ne nécessite pas de hauteur excessive (généralement surélevée de 3 à 7 m), cela dépend de la force des vents de la région. Les structures verticales ne nécessitent pratiquement aucun entretien ni soin, ce qui facilite le fonctionnement de l'éolienne.

Cette section présente des éoliennes artisanales avec des générateurs basés sur des moteurs asynchrones convertis. Les éoliennes basées sur de tels moteurs sont très populaires, car les moteurs asynchrones sont répandus et peuvent être facilement convertis. La modification consiste principalement à rembobiner le stator, mais pas toujours ; si le moteur est à plusieurs voies et à faible vitesse, il n'est pas nécessaire de le rembobiner. De plus, le rotor de ces moteurs est usiné et équipé d'aimants permanents, ce qui permet au moteur de se transformer en un générateur à basse vitesse pour une éolienne.

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Éolienne basée sur un moteur asynchrone avec une hélice en bois

Une brève description et des photographies d'une éolienne artisanale basée sur un moteur asynchrone, qui est converti en aimants en naodyme

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Éoliennes à partir d'un moteur-roue

L'article contient une brève description avec des photos d'éoliennes avec des générateurs, qui sont un moteur-roue. Il existe différentes conceptions pour le type de montage de la roue motrice

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Éolienne 1kW à partir d'un moteur asynchrone

Générateur éolien à partir d'un moteur asynchrone de 1 500 watts, 1 500 tr/min, à quatre pôles, qui a été converti en aimants permanents, et le stator a été rembobiné à 12 pôles. Le schéma de protection contre les vents forts est classique avec l'axe du générateur décalé du centre. Le moulin à vent fonctionne avec un éclairage nocturne qui s'allume automatiquement.

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Conversion d'un moteur asynchrone en générateur pour une éolienne

Construire votre propre générateur pour une éolienne est, en principe et essentiellement, simple et peut être facilement réalisé sans dépense importante d’efforts et d’argent. Pour ce faire, il vous suffit de convertir le rotor en aimants permanents.

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Éolienne à partir d'un moteur asynchrone

Une autre histoire photo intéressante sur la conversion d'un moteur asynchrone en générateur pour une éolienne. Le rotor du moteur était usiné sous les aimants qui, comme toujours, étaient remplis de résine époxy. Le stator n'a pas été rembobiné, le générateur s'est donc avéré être à haute tension avec une résistance de phase élevée. L'éolienne elle-même est réalisée selon la conception classique avec une queue repliable et est installée sur un mât de neuf mètres.

> Reportage photo sur la fabrication d'une éolienne, sa mise au point et son installation, sa préparation, son anémomètre. Tests et tests. Ce matériel a été rédigé sur la base d'un reportage photo d'un utilisateur sous le surnom de Sergey, trouvé sur l'un des forums. La première étape, calibrage et installation de l'anémomètre, conversion d'un moteur asynchrone en générateur
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L'électricité est une ressource coûteuse et sa sécurité environnementale est discutable, car... Les hydrocarbures sont utilisés pour produire de l'électricité. Cela épuise les ressources minérales et empoisonne l’environnement. Il s’avère que vous pouvez alimenter votre maison avec l’énergie éolienne. D'accord, ce serait bien d'avoir une source d'électricité de secours, en particulier dans les zones où les coupures de courant sont fréquentes.

Les unités de conversion sont trop chères, mais avec quelques efforts, elles peuvent être assemblées vous-même. Essayons de comprendre comment assembler une éolienne de vos propres mains à partir d'une machine à laver.

Ensuite, nous vous indiquerons de quels matériaux et outils vous aurez besoin pour le travail. Dans l'article, vous trouverez des schémas d'une éolienne issue d'une machine à laver, des conseils d'experts sur le montage et le fonctionnement, ainsi que des vidéos démontrant clairement le montage de l'appareil.

Les éoliennes sont rarement utilisées comme source principale d'électricité, mais elles sont idéales comme source supplémentaire ou alternative.

C'est une bonne solution pour les datchas et les maisons privées situées dans des zones où il y a souvent des problèmes d'électricité.

Assembler une éolienne à partir d'anciens appareils électroménagers et de ferraille est un véritable geste de protection de la planète. Les déchets constituent un problème environnemental aussi urgent que la pollution de l'environnement due aux produits de combustion des hydrocarbures.

Une éolienne faite maison fabriquée à partir d'un tournevis ou d'un moteur de machine à laver coûtera littéralement quelques centimes, mais elle vous aidera à économiser une somme décente sur vos factures d'énergie.

C’est une bonne option pour les propriétaires économes qui ne veulent pas payer trop cher et sont prêts à faire des efforts pour réduire les coûts.

Les générateurs automobiles sont souvent utilisés pour fabriquer des éoliennes de leurs propres mains. Ils ne sont pas aussi attrayants que les structures produites industriellement, mais ils sont tout à fait fonctionnels et couvrent une partie des besoins en électricité.

Une éolienne standard se compose de plusieurs dispositifs mécaniques dont la fonction est de convertir l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique, puis en électrique. Nous vous recommandons de consulter l'article concernant son principe de fonctionnement.

La plupart des modèles modernes sont équipés de trois pales pour augmenter l'efficacité et commencent à fonctionner lorsque la vitesse du vent atteint au moins 2-3 m/s.

La vitesse du vent est un indicateur fondamentalement important dont dépend directement la puissance de l'installation.

La documentation technique des éoliennes industrielles indique toujours les paramètres nominaux de vitesse du vent auxquels l'installation fonctionne avec une efficacité maximale. Le plus souvent, ce chiffre est de 9 à 10 m/s.

Quels coûts énergétiques l’installation peut-elle couvrir ?

L'installation d'une éolienne est rentable si la vitesse du vent atteint 4 m/s.

Dans ce cas, presque tous les besoins peuvent être satisfaits :

• Un appareil d'une puissance de 0,15-0,2 kW vous permettra de passer l'éclairage de la pièce en éco-énergie. Vous pouvez également connecter un ordinateur ou un téléviseur.
• Une éolienne d’une puissance de 1 à 5 kW suffit à alimenter les appareils électroménagers de base, notamment un réfrigérateur et une machine à laver.
• Pour un fonctionnement autonome de tous les appareils et systèmes, y compris le système de chauffage, vous avez besoin d'une éolienne de 20 kW.

Lors de la conception et de l'assemblage d'une éolienne à partir d'un moteur de machine à laver, l'instabilité de la vitesse du vent doit être prise en compte. L'électricité peut disparaître à tout moment, c'est pourquoi l'équipement ne doit pas être connecté directement au générateur.

Depuis l'avènement de divers dispositifs techniques produits dans le commerce, les personnes désireuses d'apprendre quelque chose de nouveau et de créer cette nouvelle chose de leurs propres mains ont fabriqué elles-mêmes de tels dispositifs et mécanismes.

Une éolienne faite maison ne fait pas exception. Pour sa fabrication, des moyens et des matériaux improvisés sont utilisés, ainsi que des composants produits en usine précédemment utilisés dans d'autres appareils.

Principe d'opération

Le fonctionnement d’une éolienne repose sur la conversion de l’énergie éolienne en énergie électrique. La transformation s'effectue en transférant l'énergie cinétique de translation des flux de vent (n°1 sur le schéma) en mouvement de rotation (n°2 sur le schéma) des pales de l'éolienne (« B » sur le schéma). À son tour, le mouvement de rotation des pales, par l'intermédiaire d'une transmission mécanique (arbre secondaire et dispositif de boîte de vitesses), est transmis à l'arbre d'un générateur électrique (« G » sur le schéma), qui génère du courant électrique (n° 3 sur le schéma). diagramme).

Comment le faire vous-même, ce dont vous avez besoin

Lorsque vous fabriquez une éolienne de vos propres mains, vous pouvez utiliser divers matériaux et outils disponibles. La condition la plus importante pour résoudre avec succès le problème est le désir de fabriquer soi-même un tel mécanisme et la capacité de travailler avec une variété d'outils, ainsi que la disponibilité de temps libre.

Voici quelques-unes des options pour fabriquer de tels appareils à partir de moyens improvisés :

D'un générateur de voiture

Un générateur automobile, de par sa conception, implique la production d'énergie électrique, qui est générée lorsque son arbre tourne. À cet égard, la possibilité d'utiliser un tel dispositif est la solution la plus simple pour la construction indépendante d'une éolienne.

La partie la plus complexe d'un tel dispositif sont les pales et leur point de fixation. Pour fabriquer cet ensemble, vous pouvez utiliser des tôles non sensibles à la corrosion (aluminium, acier inoxydable ou galvanisé), qui doivent pouvoir se fixer sur l'arbre du générateur et permettre d'y fixer le nombre de pales requis.

Les lames peuvent être fabriquées à partir de tuyaux en plastique d'un diamètre de 100,0 à 120,0 mm, pour lesquels elles doivent être coupées à la longueur requise et coupées en deux, après quoi les points de sciage doivent être traités avec des matériaux abrasifs et fixés à un accessoire préalablement préparé. indiquer. L'unité assemblée est montée sur l'arbre du générateur.

La structure porteuse est constituée de tuyaux métalliques d'un diamètre de 20,0 à 25,0 mm ; sa taille et sa forme dépendent du type de générateur automobile. Cette unité d'installation supporte la charge maximale, car c'est cette partie de l'éolienne en cours de création qui est exposée aux flux de vent et est influencée par le propre poids des pièces montées.

Un générateur à pales est monté sur la structure porteuse fabriquée, ainsi que la tige d'installation, qui peut être constituée de n'importe quel matériau durable : plastique, contreplaqué, tôle.

Lorsque la structure est prête, les fils sont connectés aux bornes du générateur et l'ensemble de l'installation est monté sur une base pré-préparée. La hauteur de la base et l'emplacement de son installation doivent être choisis individuellement, en fonction des conditions spécifiques et de la région d'emplacement, qui sont déterminées par la présence et la vitesse des flux d'air.

L'une des options pour un moulin à vent fabriqué à l'aide d'un générateur de voiture est présentée sur la photo ci-dessous :

D'un moteur asynchrone

Un moteur asynchrone est un appareil électrique qui sert à convertir l'énergie électrique en énergie mécanique sous forme de mouvement de rotation de l'arbre de cet appareil.

Dans sa conception, un moteur asynchrone a un stator dans lequel sont placés des enroulements électriques et un rotor qui tourne à l'intérieur du stator, et si en fonctionnement normal le rotor tourne sous l'influence du champ électrique créé dans le stator lorsqu'une tension est appliquée au enroulements, puis lors de l'utilisation de machines électriques similaires, dans la fabrication d'une éolienne, le processus inverse se produit - lorsque le rotor tourne, un courant électrique est généré dans les enroulements électriques du stator. La seule condition pour cette option de conception est la nécessité d’une modification mineure du moteur asynchrone utilisé.

Le nombre de retouches dépend du type de moteur utilisé, donc s'il s'agit d'une machine à grande vitesse, avec une vitesse supérieure à 1000, un rembobinage des enroulements du stator est nécessaire ; lors de l'utilisation d'appareils à basse vitesse, le rembobinage n'est pas nécessaire. . De plus, pour assurer un fonctionnement fiable de l'éolienne en cours de création, il est nécessaire d'installer des aimants ; pour cela, le rotor de la machine est usiné à la taille des aimants installés, les aimants sont collés au rotor, après quoi ceci l'unité est remplie de résine époxy.

Les aimants sont placés selon un motif pour créer une CEM uniformément dirigée générée dans l'appareil. Les pôles des aimants (« + » et « - ») doivent alterner, ce qui garantira le bon fonctionnement de l'appareil.

Une option pour l'emplacement des aimants sur le rotor d'un moteur asynchrone est présentée sur la photo ci-dessous :

Une fois les travaux de conversion du rotor terminés, le moteur est assemblé et les pales de l'éolienne et leur structure de montage sont fabriquées.

Les pales peuvent être réalisées, comme dans le cas de l'utilisation d'un générateur automobile (tuyaux en plastique), ou à partir d'autres matériaux disponibles : tôle, plastique, bois, etc.

La structure de support doit être solide, car un moteur asynchrone a un poids important. L'une des options d'installation est présentée sur la photo ci-dessous :

Pour raccorder l'installation assemblée et montée, le schéma de raccordement des enroulements triangulaires donné ci-dessous est utilisé :

M – moteur asynchrone ;

C – condensateurs assurant le fonctionnement normal de l'installation ;

SA1 – dispositif de commutation utilisé pour arrêter le moteur ;

XP1 est un bornier utilisé pour connecter le moteur au réseau de charge.

Sur les aimants néodyme

Un aimant en néodyme est un appareil puissant qui contient des métaux des terres rares - du néodyme, du fer et du bore. Ce type d'aimant se distingue par sa résistance à la démagnétisation et son pouvoir attractif.

Pour fabriquer une éolienne de ce type, vous devez acheter un jeu d'aimants en néodyme et utiliser un moyeu de voiture ou un autre appareil (poulie, etc.), qui servira de base à la conception.

Lors de la fabrication d'un générateur monophasé, le nombre de pôles doit correspondre au nombre d'aimants ; lors de la fabrication d'un générateur triphasé, le rapport des pôles et des bobines doit être respectivement de 2/3 ou 4/3.

Les aimants sont collés à la surface du moyeu (poulie) et leurs pôles doivent alterner. Afin de ne pas se tromper lors de la fabrication de cet élément, il est préférable de marquer la surface sur laquelle sont fixés les aimants, ainsi que leur polarité. Une option d'installation d'aimants à l'aide d'une poulie est présentée sur la photo :

Les bobines sont enroulées à partir de fil de cuivre dont le nombre correspond au nombre d'aimants installés. Lors du bobinage, du fil PETV ou un analogue est utilisé, utilisé dans la fabrication de bobinages de machines électriques. Le nombre de tours peut être calculé, mais en l'absence d'expérience dans la réalisation de tels calculs, la possibilité de sélectionner le nombre requis peut également être appliquée.

Pour un petit générateur utilisant des aimants en néodyme, le nombre total de tours dans l'enroulement du stator doit être compris entre 1 000 et 1 200 pièces. Pour déterminer le nombre de tours dans une bobine, ce nombre doit être divisé par le nombre de bobines en cours de fabrication.

Le diamètre intérieur (trou) de la bobine doit correspondre au diamètre de l'aimant ou être légèrement plus grand que celui-ci.

Le stator du générateur est en cours de fabrication. Pour ce faire, vous pouvez utiliser du plastique ou du contreplaqué durable, sur la surface duquel les bobines fabriquées sont marquées et fixées.

Une option pour effectuer cette opération est présentée sur la photo suivante :

Les bobines sont fixées à l'aide de colle, après quoi toute la surface est remplie de résine époxy. L'épaisseur du stator résultant doit être liée à l'épaisseur des aimants en néodyme. Les extrémités des bobines, avant le remplissage, sont ressorties, où elles sont ensuite connectées selon un motif « étoile » ou « triangle ».

Les unités fabriquées sont assemblées en un seul produit. Dans le cas de l'utilisation d'un hub de voiture, la conception est la suivante :

Les pales ou l'arbre d'entraînement sont fixés au rotor du générateur (moyeu), dans le cas d'une installation de stator horizontal. Les unités assemblées sont montées sur une base préparée et une charge est connectée aux bornes de la bobine.

Éolienne faite maison pour la maison et le jardin

Pour l'alimentation électrique de secours d'une maison de campagne ou d'un chalet, une éolienne verticale est la plus appropriée, en raison de la simplicité de la conception, de la capacité de travailler avec de faibles charges de vent et de l'absence de besoin d'installer de hauts mâts servant de plate-forme. pour l'installation de l'éolienne.

Parmi les options évoquées ci-dessus pour fabriquer vous-même de tels appareils, l'option la plus efficace consiste à utiliser des aimants en néodyme. Dans ce cas, une structure de support est réalisée, dans la partie inférieure de laquelle le générateur et le dispositif de réception fabriqués sont installés sous forme d'hémisphères, comme le montre la figure ci-dessous :

L'arbre d'entraînement est constitué d'un axe en acier placé dans des roulements montés sur une structure porteuse, elle-même constituée de profilé (angle, tube, etc.) et de tôle.

Dans la partie inférieure, la goupille est fixée à l'axe du générateur, et dans sa partie supérieure, une structure est montée sur laquelle sont montées les pales.

Les caracas de la lame (hémisphère) peuvent être en bois, en contreplaqué ou en plastique épais. Pour la surface des pales, on utilise du contreplaqué fin, du plastique fin ou du métal léger (fer galvanisé, etc.), qui est fixé au cadre des pales, après quoi elles sont montées sur la structure au sommet des goujons.

Une fois l'assemblage terminé, le produit assemblé est installé dans un endroit préparé à l'avance et mis en service.

Éolienne pour le chauffage

Au moment de décider de l'installation d'un système de chauffage pour une maison de campagne ou un chalet, il faut se rappeler que, comme dans le cas de l'alimentation électrique de tels objets, une éolienne n'est pas une source d'énergie fiable et ne peut servir que de comme source de secours, ou comme source secondaire, en complément d'autres méthodes alternatives pour obtenir l'énergie requise : panneaux solaires, installations géothermiques, etc.

Quelle que soit la source (principale, supplémentaire ou de secours) utilisée par l'éolienne, le système de chauffage a besoin d'énergie électrique pour chauffer les éléments chauffants de la chaudière et faire fonctionner les pompes de circulation.

A cet égard, le choix de la conception de l'installation assemblée est influencé par sa puissance, c'est-à-dire la capacité de produire une certaine quantité d’électricité par unité de temps. Parmi les options évoquées ci-dessus, une conception utilisant des aimants en néodyme et un moteur asynchrone peut être utilisée pour construire un système de chauffage.

Avantages et inconvénients des produits faits maison

Tout dispositif technique a ses avantages et ses inconvénients, et les éoliennes ne font pas exception. Ainsi, différents types d'éoliennes ont leurs propres avantages et inconvénients, qui déterminent leurs caractéristiques techniques, leur coût et leurs conditions d'installation.

Cependant, quelle que soit la conception de tels dispositifs, s'ils ont été fabriqués indépendamment, ils présentent alors des avantages et des inconvénients communs, qui peuvent être formulés comme suit :

Avantages des produits faits maison :

1. Faible coût.
2. Possibilité de fabriquer à partir de matériaux improvisés.

Inconvénients des produits faits maison :

1. Il n'est pas possible de créer des dispositifs fiables pour fournir aux consommateurs une énergie électrique d'une puissance suffisante.
2. La complexité de la fabrication, nécessitant des connaissances dans ce domaine technologique et la capacité de travailler avec divers outils.