Как сделать ветрогенератор


Как сделать ветрогенератор своими руками? Легко!

20-12-2014 / 10-08-2018

Задавшись целью собрать ветрогенератор своими руками, я начал с поиска в Google. Нашлось огромное разнообразие конструкций, схем, чертежей, видео вертикальных и роторных моделей. У всех был общий принцип, который я и использовал в своем ветряке.

Все схемы имели пять общих черт:

1. Генератор2. Лопасти3. Монтаж установки, превращающей ветер в энергию4. Башня, чтобы поднять установку и поймать ветер

5. Батареи и электронная система управления

Я уменьшил проект создания всего к пяти маленьким шагам. Если за раз рассматривать только один из пунктов, проект не кажется слишком трудным. Но обо все по-порядку.

Генератор

Первым делом, я приступил к выбору генератора. Мои интернет-исследования показали, что многие собирали самостоятельно ветряки. Как понял из их рассказов, это казалось им очень сложным, по крайней мере, первая попытка. Другие предпочитали схему на магнитах постоянного тока. Такое решение казалось проще. Поэтому начал искать двигатели, лучше всего подходящие для данной задачи.

Многие, оказалось, использовали для создания своего ветряка старые компьютерные моторы с ленточным приводом (раритет времен, когда компьютеры имели большие катушечные ленточные накопители). Лучшие, по-видимому, варианты моделей такого двигателя были у компании Ametek. Самый подходящий, по-моему, из них - 99 вольтный движок постоянного тока. Он прекрасно работает как генератор небольшой электростанции. К великому сожалению, ныне их почти невозможно найти. Хотя есть немало похожих аналогов, которые еще можно отыскать, например, на Ebay. Также имеется описание о преимуществах и недостатках различных двигателей Ametek (описание на анг.: https://www.tlgwindpower.com/ametek.htm).

Как вы уже догадались, найдется немало других доступных подходящих моделей. Такие магниты постоянного тока могут прилично работать, но они не были предназначены для ветряной установки изначально. Двигатели приходится раскручивать гораздо быстрее, чем их номинальная скорость, чтобы произвести что-нибудь схожее с их номинальным напряжением.

Я искал модель, рассчитанную на высокое напряжение постоянного тока, низкие обороты и высокий ток, воздерживаясь от низкого напряжения и высоких оборотов. Нужен был движок, который выведет более 12 вольт при довольно низких оборотах.

Так, к примеру, от двигателя, рассчитанного на 325 оборотов за минуту 30 вольт, можно ожидать выработки 12+ вольт при разумно-низких оборотах. С другой стороны, двигатель мощностью 7200 оборотов за минуту 24 вольт, вряд ли будет производить 12 вольт, пока он крутится со скоростью несколько тысяч оборотов за минуту. Это слишком быстро для ветряной установки.

Мне удалось прикупить один из подходящих движков Ametek 30 вольт на Ebay всего за 26$. Они стоят дешево, т.к. большинство охотится за более мощными. Можно найти также других изготовителей, так что не волнуйтесь о цене Ameteks. Во всяком случае, мой приобретенный мотор был в хорошем состоянии и работал отменно. Даже при простом толчке руками он набирал достаточно оборотов, чтоб зажечь лампу 12 вольт достаточно ярко. Я устроил ему настоящее испытание на сверлильном станке, подключив к соответственной нагрузке. Убедился, что если смогу пристроить хорошие лопасти, он будет производить большое количество энергии.

Лопасти

Очередные онлайн-исследования показали, что многие вырезали лопасти из дерева. Это показалось мне возмутительным объемом работы. Также обнаружил, что другие домашние мастера использовали трубы ПВХ. Такой вариант выглядел более простым.

Я последовал найденному описанию. Сначала нужно было определить необходимую длину.

Рекомендуется брать пластиковые трубы диаметром 1/5 от длины.

Например, если вам нужны лопасти длиной 50 см, то труба должна иметь диаметр 10 см. С одного отрезка получится четыре штуки.

Для своего самодельного ветрогенератора использовал черную трубу, которую смог найти в местном магазине, диаметром 15 см, длиной 60 см. Сначала разрезал ее вдоль на четыре равных части. Затем вырезал одну лопасть, удалив квадрат примерно 5 см у основания, где она будет крепиться. Срезал лишнее вдоль по диагонали. Прежде чем вырезать квадрат, просверлите отверстие в углу, где нужно будет сделать надрез. Это поможет не сломать материал и не порезать дальше требуемого.

Вырезанное крыло послужило шаблоном для следующих. Итого у меня получилось четыре штуки (3 для моей установки, плюс одна запасная).

Затем немного сгладил края на шлифовальном станке и чуток наждаком. Не знаю, насколько это улучшит работу ветряка, но выглядит неплохо.

Монтаж

Довольный результатом, я приступил к сборке электростанции из полученных запчастей.

Покопавшись в своей мастерской, обнаружил зубчатый шкив крепления вала двигателя. Но он оказался слишком мал диаметром, чтобы закрепить лопасти болтами. Среди своего металлолома также нашел алюминиевый диск 13 см диаметром – достаточного размера, но его некак прикрепить к валу двигателя. Самым простым решением было, конечно, скрепить эти две части вместе. Для этого просверлил требуемые отверстия в дисках.

Закрепил болтами лопасти и диски.

В местном магазине нашел этот колпак для винта.

Сразу подумал о добавлении счетчика. Такая конструкция уже действительно выглядела как профессионально сделанная ветровая электростанция. Вряд ли смогу убедить даже друзей, что построил ее из подручных средств, найденных среди хлама в моей мастерской да сантехнических деталей. Потом нашел сайт, который утверждал, что такие счетчики нарушают циркуляцию воздуха и снижают эффективность лопастей. Кто знает, насколько такое заявление обосновано, но решил отказаться от счетчика, по крайней мере, сейчас.

Теперь нужно установить турбину. Я решил поставить ее на деревянной подставке. Размер досточки был рассчитан путем высокого научного метода да выбора наиболее подходящего куска из имеющегося хлама.

Отрезал кусок пластиковой трубы диаметром 10 см, чтобы сделать щит двигателю, защищающий его от дождя. Для хвостовой части, поворачивающей винты по направлению ветра, просто использовал кусок тяжелого алюминиевого листа. Я переживал, что хвост не достаточно большого размера, но на практике оказалось, работает очень хорошо. Хвост поворачивает ветряную установку прямо навстречу ветру каждый раз, когда он меняет направление.

Кому интересны точные чертежи и схемы - я указал основные размеры хвостовой части на фото. Хотя думаю, вряд ли какие-то из этих размеров являются критическими.

Башня для установки

Процесс создания подошел к установке на башню. Башня позволит свободно вращаться навстречу ветру. После некоторых размышлений и штурма местных магазинов, наконец, пришел к решению, которое, кажется, должно хорошо работать.

Железная труба диаметром 2.5 см дает хорошее скольжение внутри 3 см стальной ЕМТ электрического трубопровода. Можно было бы взять длинный кусок трубопровода как башню и 2.5 см фитинги труб с обоих концов. Главному устройству подключил 2.5 см железный фланец по центру, 19 см от конца генератора, ввернул конец железной трубы. Провода будут проходить через отверстие по центру трубы, а затем выходить у основания башни.

Для основания вырезал из фанеры диск диаметром 60 см. Сделал U-образную форму сборки из 2.5 см трубопроводной арматуры. Посередине поставил 3.5 см тройник. Теперь он может свободно поворачиваться, а также позволяет поднимать и опускать башню. В деревянном диске просверлил отверстия для стальных вставок, чтобы зафиксировать его к земле.

На фото - верхняя часть с креплением основания. Думаю, вы уже догадались, как они будут стыковаться вместе. Представьте себе трехметровую трубу, соединяющую обе части.

Так как строил ветрогенерор дома, а использовать собирался в горном домике, решил повременить с покупкой опорной трехметровой трубы, пока не приеду к месту. Это означало, что конструкция будет собрана лишь частично, а поэтому провести надлежащее испытание перед установкой на месте не получится. Конечно, такой поворот меня немного беспокоил, поскольку до последнего момента не мог быть уверен до начала испытаний, действительно ли подтвердятся все мои расчеты и система заработает надлежащим образом.

Затем покрыл все деревянные части несколькими слоями белой краски, оставшейся у меня после ремонта, чтобы защитить древесину от дождя и гниения. Прикрутил крылья, добавил к хвостовой части противовес, чтобы сбалансировать систему.

Меня разбирало любопытство, как это все-таки будет работать. Чтобы протестировать систему, выйдя на улицу одним ветреным днем, просто поднял повыше над головой. Лопасти раскрутились за считанные секунды (без подключения к генератору). Я держал в своих руках бешено вращающуюся юлу смерти, не зная, как опустить ее, чтоб лопасти не четвертовали меня. К счастью, в какой-то момент порыв ветра стих и мне удалось остановить эту махину. Вряд ли еще когда-нибудь повторю эту ошибку.

Батареи и электронная система управления

Теперь, когда все механические части готовы, настало время приступить к пятому пункту моего плана - электронная система.

Ветровая электростанция состоит из ветровой турбины; одной или нескольких батарей хранения энергии, произведенной генератором; блокирующего диода, предотвращающего вращение двигателя от запасенной электроэнергии аккумулятора и балластной нагрузки избыточной энергии, когда батареи полностью заряжены; контроллера заряда для запуска всей системы.

Есть много контроллеров солнечных и ветряных электростанций. Anyplace предоставляет механизмы систем получения альтернативной энергии, которые продаются на Ebay. Я решил все же попробовать сделать контроллер своими руками. Погуглив немного, нашел много информации, в том числе некоторые полные схемы контроллера. Они показались не сложными, поэтому довольно легко собрал свой блок.

Так как увлекаюсь электроникой с раннего детства, множество компонентов у меня уже было. Поэтому осталось прикупить самую малость, чтобы завершить систему. Немного изменил схему в соответствии с имеющимся запасом, чтобы использовать уже имеющиеся компоненты. Но все же, мне пришлось купить реле.

Моя схема контроллера

Как уже говорил выше, пришлось изменить найденную схему под себя, чтобы использовать детали, которые у меня есть. Совсем не обязательно все точно дублировать. Большинство значений резисторов не являются критическими. Если у вас есть соответствующие знания, вы можете подобрать свои оптимальные варианты. Не бойтесь экспериментировать.

Решите ли вы купить готовый контроллер, или сделать его самостоятельно, он обязательно необходим для ветроустановки, так как должен контролировать напряжение батареи, либо направлять энергию туда для подзарядки, или балласту избыточной энергии, когда аккумулятор полностью заряжен (чтобы предотвратить чрезмерную зарядку и поломку батареи).

Так выглядит мой контроллер, который я сделал сам. При первоначальном тестировании просто закрепил его болтами к фанере. Впоследствии закрою защищенным от непогоды корпусом.

Наконец, все элементы готовы. Осталось отвезти их в мой домик в горах и установить. Все части устройства аккуратно упаковал, собрал необходимые инструменты, приготовился к поездке с надеждой на этот раз получить электричество для своего удаленного домика.

Окончательная сборка установки

После прибытия на место моей первой задачей было создание, а затем крепления несущей башни ветряка. В ближайшем магазине приобрел трубу три метра длиной, 35 мм толщиной, чтобы сделать стояк. Сборка прошла быстро. Я использовал нейлоновые веревки и деревянные колья, чтобы с четырех сторон закрепить стояк.

Это крепление верхней части башни. Немного подумав, приспособил металлические скобы, чтобы закрепить веревки к трубе. Позже планирую заменить веревку стальными тросами. Но чтобы проверить работоспособность системы это было более чем достаточно.

Диск основания башни лежит прямо на земле. Провод выйдет через отверстие наружу для подключения турбины к контроллеру. Чтобы протянуть провод через трубу, воспользовался жесткой проволокой – одним концом проволоки прикрутил провод, вставил проволоку в трубу и протянул провод.

Заработало! Хотя ветерок этим днем был совсем небольшим, лопасти отлично разогнались.

Фото остальных устройств: контроллер, аккумулятор, электроника. 120 вольтный инвертор подключен к батарее, а также мультиметр для отслеживания напряжения батареи и выходного напряжения из ветрогенератора. Помимо этого, к инвертору подключено зарядное устройство, преобразующее 120 вольт переменного тока.

Крупным планом использованная электроника. По данным мультиметра, ветряк вырабатывает 13,32 вольт. Электробритва и зарядное устройство – тестовые приборы, обеспечивающие нагрузку на систему через инвертор переменного тока.

Разумеется, оставлять всю электронику вот так вот на фанерной доске под открытым небом довольно опасно. При таком то высоком напряжении тока, да множестве соединений проводов опасность короткого замыкания слишком высока. После первого тестирования подберу хороший удлинитель и перенесу устройства в защищенное место.

Наконец установка моего самодельного ветряка закончена! У меня есть электричество! Теперь смогу зарядить свой телефон, фотоаппарат, подключить ноутбук и прочую бытовую технику. И больше не зависеть от традиционных источников питания, по крайней мере, пока дует ветер.

Читайте также:   Ответы на часто задаваемые вопросы

Видео от ютубера Аромала. Интересно, что его ветряк работает даже в лесу, под деревьями, где кажется, и ветра то нету.

© 2011-2018 vetrogeneratorsvoimirukami.ru

vetrogeneratorsvoimirukami.ru

Ветрогенератор своими руками в домашних условиях

С каждым годом люди ведут поиски альтернативных источников. Самодельная электростанция из старого автомобильного генератора будет кстати в отдалённых участках, где нет подключения к общей сети.  Она сможет свободно заряжать аккумуляторные батареи, а также обеспечит работу нескольких бытовых приборов и освещения. Куда  использовать энергию, что будет вырабатываться решаете вы, а также собрать его своими руками или  приобрести у производителей, которых на рынке предостаточно. В этой статье мы поможем вам разобраться со схемой сборки ветрогенератора своими руками из тех материалов которые всегда есть у любого хозяина.

Рассмотрим принцип работы ветро-электростанции. Под быстрым ветровым потоком активируется ротор и винты, после в движение приходит основной вал, вращающий редуктор, а потом происходит генерация. На выходе мы получаем электричество. Следовательно, чем выше скорость вращения механизма, тем больше производительности. Соответственно, при расположении конструкций учитывайте местность, рельеф, знать участки территорий, где большая скорость вихря.

Для этого вам потребуется заранее приготовить всё комплектующие. Самым важным элементом является генератор. Лучше всего брать  тракторный или автобусный, он способен  выработать намного больше энергии. Но если такой возможности нет, то вероятнее стоит обойтись и более слабыми агрегатами. Для сборки аппарата вам понадобится: • вольтметр • реле аккумуляторной зарядки • сталь для изготовления лопастей • 12  вольтовый аккумулятор • коробка для проводов • 4 болта с гайками и шайбами

• хомуты для крепления

Сборка устройства для дома на 220в

Когда все потребное готово переходите к сборке. Каждый из вариантов может иметь дополнительные детали, но они чётко оговариваются непосредственно в руководстве. Первым делом соберите ветряное колесо — главный элемент конструкции, ведь именно эта деталь будет преображать энергию ветра в механическую. Лучше всего, чтобы у него было 4 лопасти. Запомните, что чем меньше их количество, тем больше механической вибрации и тем сложней будет его сбалансировать. Делают их из листовой стали или железной бочки. Форму они должны носить не такую, как вы видели в старых мельницах, а напоминающие крыльчатый тип. У них аэродинамическое сопротивление намного ниже, а эффективность выше. После того как вы с помощью болгарки, вырежете ветряк с лопастями диаметром 1.2-1.8 метра, его вместе с ротором требуется прикрепить с осью генератора, просверлив отверстия и соединив болтами.

Сборка электрической схемы

Закрепляем провода и подключаем их непосредственно к аккумулятору и преобразователю напряжения. Требуется использовать все, что в школе на уроках физики вас учили мастерить при сборке электрической схемы. Перед началом разработки подумайте, какие кВт вам нужны. Важно отметить, что без последующей переделки и перемотки статора вовсе не пригодны, рабочие обороты составляют 1,2 тыс-6 тыс. об/м, а этого недостаточно для производства энергии. Именно по этой причине требуется избавится от катушки возбуждения. Чтобы поднять уровень напряжения, перемотайте статор тонким проводом. Как правило, в результате мощность будет при 10 м/с 150-300 ватт. После сборки ротор хорошо будет магнитить, будто к нему подключили питание.

Роторные самодельные ветрогенераторы очень надёжны в работе и экономично выгодны, единственным их несовершенством является страх сильных порывов ветра. Принцип работы имеет простой — вихрь через лопасти заставляет механизм крутиться. В процессе этих интенсивных вращений вырабатывается энергия, необходимого вам напряжения. Такая электростанция – это очень удачный способ обеспечить электричеством небольшой дом, конечно, чтобы выкачивать воду из скважины его мощности будет недостаточно, но посмотреть телевизор или включить свет во всех помещениях с его помощью возможно.

Из домашнего вентилятора

Сам вентилятор может быть в нерабочем состоянии, но из него требуется всего несколько деталей — это стойка и сам винт. Для конструкции понадобиться небольшой шаговый двигатель спаянный диодным мостиком для того, чтобы он выдавал постоянное напряжение, бутылочка от шампуня, пластиковая водопроводная трубка длиной примерно 50 см, заглушка для неё и крышка от пластикового ведра.

На станке делают втулку и фиксируют в разъёме от крыльев разобранного вентилятора. В эту втулку будет крепиться генератор. После закрепления, нужно заняться изготовлением корпуса. Срезают с помощью станка или в ручном режиме дно от бутылки шампуня. Во время отрезания, требуется также оставить отверстие на 10, чтобы в него вставить ось, выточенную из алюминиевого прута. Прикрепляют её с помощью болта и гайки к бутылочке. После того как была выполнена припайка всех проводов, в корпусе бутылочки проделывают ещё одно отверстие для вывода этих самых проводов. Протягиваем их и закрепляем в бутылочке сверху на генераторе. По форме они должны совпадать и корпус бутылки должен надёжно скрывать все его части.

Хвостовик для нашего устройства

Чтобы в будущем он улавливал потоки ветра с разных сторон, соберите хвостовик, использовав заранее подготовленную трубку. Хвостовая часть будет крепиться с помощью откручиваемой крышки от шампуня. В ней тоже делают отверстие и, предварительно надев на один конец трубки заглушку, протягивают её и закрепляют к основному корпусу бутылочки. С другой стороны, трубку пропиливают ножовкой и вырезают ножницами из крышки пластикового ведра крыло хвостовика, оно должно иметь круглую форму. Все что вам нужно, это попросту обрезать края ведра, которыми оно прикреплялось к основной ёмкости.

На заднюю панель подставки прикрепляем USB выход и складываем все полученные детали в одну. Крепить радио или подзаряжать телефон можно будет через этот вмонтированный USB порт. Конечно, сильной мощностью он от бытового вентилятора не обладает, но все же освещение одной лампочки может обеспечить.

Ветрогенератор своими руками из шагового двигателя

Устройство из шагового двигателя даже при небольшой скорости вращения вырабатывает около 3 Вт. Напряжение может подниматься выше 12 В, а это позволяет заряжать небольшой аккумулятор. В качестве генератора можно вставить шаговый двигатель от принтера. В таком режиме у шагового двигателя вырабатывается переменный ток, а его без труда преобразовать в постоянный, используя несколько диодных мостов и конденсаторы. Схему вы можете собрать собственноручно. Стабилизатор устанавливают за мостами, в следствии получим постоянное выходное напряжение. Чтобы контролировать зрительно напряжение, можно установить светодиод. С целью уменьшения потери 220 В, для его выпрямления, применяются диоды Шоттки.

Лопасти будут из трубы ПВХ. Заготовку рисуют на трубе, а затем вырезают отрезным диском. Размах винта должен составлять около 50 см, а ширина — 10 см. Нужно выточить втулку с фланцем под размер вала ШД. Она насаживается на вал двигателя и крепится с помощью винтов, непосредственно к фланцам будут крепиться пластиковые “винты”. Также проведите балансировку – от концов крыльев отрезаются кусочки пластика, угол наклона изменить посредством нагрева и изгиба. В само устройство вставляют кусок трубы, к которому его тоже прикрепляют болтами. Что касается электрической платы, то её лучше разместить внизу, а к ней вывести питание. С шагового двигателя выходят до 6 проводов, которые соответствуют двум катушкам. Для них потребуются токосъёмные кольца для передачи электроэнергии от подвижной части. Соединив все детали между собой переходим к тестированию конструкции, которая будет начинать обороты при 1 м/с.

Ветряк из мотор-колесо и магнитов

Не каждый знает, что ветрогенератор из мотор-колеса можно собрать своими руками за короткое время, главное заранее запастись нужными материалами. Для него лучше всего подходит ротор Савониуса, его можно приобрести готовый или же самостоятельно. Он состоит из двух полуцилиндрических лопастей и перекрытия, из которых и получаются оси вращения ротора. Материал для их изделия выбирайте самостоятельно: дерево, стеклоткань или пвх-трубу, что является самым простым и оптимальным вариантом. Изготовляем место соединения деталей, на котором нужно проделать отверстия для крепления в соответствии с количеством лопастей. Потребуется стальной поворотный механизм, чтобы устройство могло выдерживать любую погоду.

Из ферритовых магнитов

Ветрогенератор на магнитах будет сложно освоить малоопытным мастерам, но все же можно попробовать. Итак, должны быть четыре полюса, в каждом будет находиться по два ферритовых магнита. Покрывать их будут накладки из металла толщиной чуть меньше миллиметра для распределения более равномерного потока. Основных катушек должно быть 6 штук, перемотаны толстым проводом и должны находиться через каждый магнит, занимая пространство, соответствующее длине поля. Крепление схем обмотки может быть на ступице от болгарки, в середину которой установлен заранее выточенный болт.

Регулируется поток подачи энергии высотой закрепления статора над ротором, чем он выше, тем меньше залипаний, соответственно мощность понижается. Для ветряка нужно сварить опору-стойку, а на диске статора закрепить 4 больших лопасти, которые вы можете вырезать из старой металлической бочки или крышки от пластикового ведра. При средней скорости вращения выдаёт примерно до 20 ватт.

Конструкция ветряка на неодимовых магнитах

Если вы хотите узнать о создании, нужно сделать основой ступицу автомобиля с дисками тормоза, такой выбор вполне оправдан, ведь она мощная, надёжная и хорошо сбалансированная. После того как вы отчистите ступицу от краски и грязи, переходите к расстановке неодимовых магнитов. Их потребуется по 20 штук на диске, размер должен составлять 25х8 миллиметров.

Магниты нужно размещать, учитывая чередование полюсов, перед склейкой лучше создать бумажный шаблон либо прочертить линии, делящие диск на сектора, чтобы не перепутать полюса. Очень важно, чтобы они, стоящие друг напротив друга, были с разными полюсами, то есть притягивались. Клеят их супер-клеем. Поднимите бордюрчики по краям дисков, и в центре намотайте скотч или залепите пластилином для недопущения растекания. Чтобы изделие работало с максимальной отдачей, катушки статора следует рассчитать правильно. Увеличение количества полюсов приводит к росту частоты тока в катушках, благодаря этому, устройство даже при низкой частоте оборота даёт большую мощность. Намотка катушек осуществляется более толстыми проводами, с целью снижения сопротивления в них.

Когда основная часть готова, изготовляют лопасти, как в предыдущем случае и закрепляют их к мачте, что может быть изготовлена из обыкновенной пластиковой трубы с диаметром— 160 мм. В конце концов наш генератор, работающий на принципе магнитной левитации, с диаметром в полтора метра и шестью крыльями, в 8м/с, способен обеспечить до 300 Вт.

Сегодня существует множество вариантов как сделать устройство для преобразования энергии ветра, каждый способ по-своему эффективен. Если вы ознакомлены с методикой изготовления оборудования вырабатывающего энергию, то будет неважно на базе чего его делать, главное, чтобы он отвечал задуманной схеме, и на выходе давал хорошую мощность.

Видео мастер класс “Ветрогенератор своими руками”

Поделиться:

ecoteplo.pro

Как сделать ветрогенератор своими руками

Ветер – это бесплатная энергия! Так давайте же её использовать в личных целях. Если создание ВЭС в промышленных масштабах это очень дорого, потому что кроме генератора нужно провести ряд исследований и расчётов, государство не берет на себя такие расходы, а инвесторам в странах бывшего СССР – это, почему-то не вызывает особого интереса. То в частном порядке можно сделать мини-ветряк для собственных нужд. Стоит понимать, что проект перевода вашего дома на альтернативную энергию очень дорогое занятие.

Как уже было сказано: нужно произвести длительные наблюдения и расчёты, чтобы подобрать оптимальное соотношение размеров ветряного колеса и генератора, подходящее к вашему климату, розе ветров и среднегодовой скорости ветра.

Эффективность ветроэлектрической установки в пределах одного региона может отличаться в разы, это связано с тем, что движение ветра зависит не только от климатического пояса, но и от рельефа местности.

Однако вы можете узнать, что такое ветроэнергетика с минимальными затратами собрав бюджетную установку для питания маломощной нагрузки, типа смартфона, лампочек или радиоприёмника. При должном подходе вы можете обеспечить электроэнергией небольшой дом или дачный участок.

Давайте рассмотрим каким образом можно сделать простейшую ветроэлектрическую установку своими руками.

Маломощные ветряки из подручных средств

Компьютерный кулер представляет собой бесколлектроный двигатель, который в своем первоначальном виде не представляет практической ценности.

Его нужно перемотать, так как в оригинале обмотки соединены неподходящим образом. Мотать катушки поочередно:

  1. По часовой стрелке;

  2. Против часовой стрелки;

  3. По часовой стрелке;

  4. Против часовой стрелки.

Соединять соседние катушки нужно последовательно, а еще лучше мотать одним куском провода переходя от одного паза к другому. Толщину провода в этом случае подбирать произвольно, лучше будет если вы намотаете как можно больше витков, а это возможно при использовании наименее тонким проводом.

Выходное напряжение с такого генератора будет переменным, а его величина будет зависеть от оборотов (скорости ветра), установите диодный мост из диодов Шоттки, чтобы выпрямить его до постоянного, обычные диоды подойдут, но будет хуже, т.к. на них упадёт напряжение от 1 до 2-х вольт.

Лирическое отступление, немного теории

Запомните величина ЭДС равняется:

E=BLV,

где L – длина проводника помещенного в магнитное поле; V – скорость вращения магнитного поля;

При модернизации генератора вы можете влиять только на длину проводника, то есть на количество витков каждой из катушек. Количество витков – определяет выходное напряжение, а толщина провода – максимальную токовую нагрузку.

На практике влиять на скорость ветра нельзя. Однако из этой ситуации тоже есть выход, можно, узнав типовую скорость ветра для вашей местности спроектировать подходящий по оборотам винт для ветроэлектрической установки, а также редуктор или ременную передачу, для обеспечения достаточных оборотов для генерации нужного по величине напряжения.

ВАЖНО: Быстрее не значит лучше!!! При слишком большой скорости вращения ветрогенератора сократиться его ресурс, ухудшаться смазочные свойства втулок или подшипников ротора, и он заклинит, а быстрее всего произойдет пробой изоляции обмоток в генераторе

Генератор состоит из:

Увеличиваем мощность генератора из компьютерного кулера

Во-первых, чем больше лопастей и диаметр колеса – тем лучше, поэтому присмотритесь к 120-мм кулерам.

Во-вторых, мы уже сказали, что напряжение зависит и от магнитного поля, дело в том, что промышленные генераторы высокой мощности имеют обмотки возбуждения, а низкой мощности – сильные магниты. В кулере магниты крайне слабые и не позволяют добиться хороших результатов от генератора, да и зазор между ротором и статором весьма велик – порядка 1 мм, и это при и без того слабых магнитах.

Решение этой проблемы кардинально изменить конструкцию генератора. Вернее, от кулера потребуется только крыльчатка, в качестве самого генератора применим моторчик от принтера или любой другой бытовой техники. Наиболее часто встречаются щеточные двигатели с возбуждением от постоянных магнитов.

В результате это будет выглядеть так.

Мощности подобного генератора хватит, чтобы запитать светодиоды, радиоприемник. Для подзарядки телефона его не хватит, телефон будет отображать процесс заряда, но ток будет крайне мал, до 100 Ампер, при ветре 5-10 метров в секунду.

Шаговые двигателя в роли ветрогенератора

Шаговый двигатель очень часто встречается в компьютерной и бытовой технике, в различных проигрывателях, флоппи-дисководах (интересны старые модели 5.25”), принтерах (особенно матричных), сканерах и т.д.

Данные двигатели без переделок могут работать в роли генератора, они представляют собой ротор с постоянными магнитами, и статор с обмотками, типовая схема подключения шагового двигателя в режиме генератора изображена на рисунке.

В схеме установлен линейный стабилизатор на 5 Вольт, типа L7805, что позволит без опасения подключать мобильные телефоны к такому ветряку для их зарядки.

На фото генератор из шагового двигателя с установленными лопастями.

Двигатель в конкретном случае с 4-мя выходными проводами, схема соответственно под него. Двигатель с такими габаритами в режиме генератора выдаёт примерно 2 Вт при слабом ветре (скорость ветра около 3 м/с) и 5 м/с при сильном (до 10 м/с).

Кстати вот аналогичная схема со стабилитроном, вместо L7805. Позволяет заряжать Li-ion батареи.

Доработка самодельного ветряка

Чтобы генератор работал эффективнее нужно сделать ему направляющий хвостовик и закрепить его на мачте подвижно. Тогда при изменении направления ветра – будет изменяться направление ветрогенератора. Тогда возникает следующая проблема – кабель, идущий от генератора к потребителю будет закручиваться вокруг мачты. Чтобы это решить нужно обеспечить подвижный контакт. На Ebay и Aliexpress продаётся готовое решение.

Нижних три провода – неподвижны идут вниз, а верхний пучок проводов – подвижен, внутри установлен скользящий контакт или щеточный механизм. Если у вас нет возможности купить, проявите смекалку, и, вдохновившись решением конструкторов автомобиля Жигули, а именно реализацией подвижного контакта кнопки сигнала на руле и сделайте что-то похожее. Или воспользуйтесь контактной площадкой от электрочайника.

Соединив разъёмы, вы получите подвижный контакт.

Мощный ветрогенератор из подручных средств.

Для получения большей мощности вы можете использовать два варианта:

1. Генератор из шуруповерта (10-50 Вт);

2. Ветрогенератор из автомобильного генератора.

Из шуруповерта понадобиться только моторчик, вариант аналогичен предыдущему, в качестве винта вы можете использовать лопасти от вентилятора, это увеличит итоговую мощность вашей установки.

Вот пример реализации такого проекта:

Обратите внимание как здесь реализована шестеренчатая повышающая передача – вал ветрогенератора расположен в трубе, на его конце расположена шестерня, которая передаёт вращение меньшей шестерне закрепленной на валу двигателя. Повышение оборотов двигателя имеет место и в промышленных ветряных электроустановках. Редуктора применяются повсеместно.

Однако в условиях самоделки изготовить редуктор становиться большой проблемой. Вы можете извлечь редуктор из электроинструмента, он там нужен чтобы понизить высокие обороты на валу коллекторного двигателя в нормальные обороты патрона на дрели, или диска болгарки:

В дрели установлен планетарный редуктор;

  • В болгарке установлен угловой редуктор (станет полезным для монтажа некоторых установок и уменьшит нагрузку с хвоста ВЭУ); 

  • Редуктор от ручной дрели.

Такой вариант самодельного ветрогенератора уже может заряжать 12 В аккумуляторы, однако нужен преобразователь для формирования зарядного тока и напряжения. Эту задачу можно упростить применив автомобильный генератор.

Ветрогенератор из автомобильного генератора

Автомобильный генератор состоит из статора с трёхфазной обмоткой, и ротора со щёточным узлом и катушкой возбуждения. К нагрузке такой генератор подключается через диодный мост собранный по схеме Ларионова, он обычно расположен на задней крышке генератора. Подробнее смотрте хдесь: Как устроен и работает автомобильный генератор

Преимущество такого генератора – возможность использовать его для зарядки автомобильных аккумуляторов, в принципе он для этого и предназначен. Автогенераторы имеют встроенное реле-регулятор напряжения, что избавляет от необходимости покупать дополнительные стабилизаторы или преобразователи.

Однако автолюбители знают, что на низких холостых оборотах, примерно 500-1000 Об/мин мощность такого генератора мала, и он не обеспечивает должного тока для заряда аккумулятора. Это приводит к необходимости подключения к ветроколесу через редуктор или ременную передачу.

Отрегулировать количество оборотов при нормальной для ваших широт скорости ветра можно с помощью подбора передаточного числа либо с помощью правильно спроектированного ветроколеса.

Полезные советы

Пожалуй, самая удобная для повторения конструкция мачты для ветряка – изображена на картинке. Такая мачта растягивается на тросах, закрепленных на держателях в земле, что обеспечивает устойчивость.

Важно: Высота мачты должна быть как можно большей примерно 10 метров. На большей высоте ветер сильнее, потому что для него нет препятствий в виде наземных сооружений, холмов и деревьев. Ни в коем случае не устанавливайте ветрогенератор на крыше своего дома. Резонансные колебания крепежных конструкций могут вызвать разрушение его стен.

Позаботьтесь о надёжности несущей мачты, ведь конструкция ветряка на базе такого генератора значительно утяжеляется и представляет собой уже довольно серьезное решение, которое может осуществлять автономное электроснабжение дачи с минимальным набором электрических приборов. Устройства, которые работают от 220 Вольт можно запитать от инвертора 12-220 В. Самый распространённый вариант такого инвертора – блок бесперебойного питания для ПК.

Лучше использовать генераторы от дизельных, в т.ч. грузовых автомобилей, ведь они рассчитаны для работы на низких оборотах. В среднем дизельный двигатель крупного грузовика работает в диапазоне оборотов от 300 до 3500 об/мин.

Современные генераторы выдают 12 или 24 Вольт, а ток в 100 Ампер – уже давно стал нормальным. Проведя несложные вычисления можно определить, что такой генератор максимально выдаст вам до 1 кВт мощности, а генератор от жигулей (12 В 40-60 А) 350-500 Вт, что уже довольно приличная цифра.

Каким должно быть ветроколесо для самодельной ВЭУ?

Я упомянул в тексте о том, что ветроколесо должно быть большим и с большим количеством лопастей, на самом деле это не так. Это утверждение было справедливо для тех микро-генераторов, которые не претендуют на звание серьезных электрических машин, а скорее экземпляры для ознакомления и досуга.

На самом деле проектирование, расчёт и создание ветроколеса – это очень сложная задача. Энергия ветра будет использоваться рациональнее, если оно выполнено очень точно и идеально выведен «авиационный» профиль, при этом он должен быть установлен с минимальным углом к плоскости вращения колеса.

Реальная мощность ветроколес с одинаковым диаметром и разным количеством лопастей – одинаково, разница лишь в скорости их вращения. Чем меньше крыльев – тем больше оборотов в минуту, при том же ветре и диаметре. Если вы собираетесь добиться максимальных оборотов вы должны максимально точно смонтировать крылья с минимальным углом к плоскости их вращения.

Ознакомьтесь с таблицей из книги 1956 года «Самодельная ветроэлектростанция» изд. ДОСААФ Москва. На ней показана связь диаметра колеса, мощности и оборотов.

Диаметр ветроколеса (м) 1,6 2,0 2,5  3,0 4,0 5,0
Число оборотов в минуту (при ветре 7 — 8 м/с) 670 450 360  300 225 180
Мощность (при ветре 7—8 м/сек) (ватт) 65 - 80 100 - 130 200 300 500 1000

В домашних условиях эти теоретические выкладки дают мало толку, любители делают ветроколеса из подручных средств, в ход идёт:

  • Фанера;

  • Листы металла;

  • Пластиковые канализационные трубы.

Собрать своими руками быстроходное 2-4 лопастное ветроколесо можно из канализационных труб, кроме них нужна ножовка или любой другой режущий инструмент. Использование этих труб обусловлено их формой, после обрезки они имеют вогнутую форму, что обеспечивает высокую отзывчивость к потокам воздуха.

После обрезки их закрепляют с помощью БОЛТОВ на металлической, текстолитовой или фанерной болванке. Если вы собрались делать её из фанеры – лучше переклейте и скрутите саморезами с обеих сторон несколько слоев фанеры, тогда у вас получится добиться жесткости.

Вот идея двух лопастной цельной крыльчатки для генератора из шагового двигателя.

Выводы

Вы можете сделать ветроэлектрическую установку начиная от малых мощностей – единиц Ватт, для питания отдельных светодиодных светильников, маячков и мелкой техники, до хороших значений мощности в единицах киловатт, накапливать энергию в аккумуляторе, использовать её в исходном виде или преобразовывать до 220 Вольт. Стоимость такого проекта будет зависеть от ваших потребностей, пожалуй, самым дороги элементом является мачта и аккумуляторы, может оказаться в пределах 300-500 долларов. 

Алексей Бартош

electrik.info

Как сделать ветрогенератор своими руками: инструкция по сборке и монтажу

Если раньше ветряки можно было встретить не часто, то сегодня эта сфера активно развивается и опыт по созданию приобрели многие.

Область применения устройств разнообразна: они обеспечивают электричеством дома, качают воду, напрямую к ним подключают сельскохозяйственное оборудование (например, дробилки) и нагревают ёмкости с водой, которые могут стать аккумуляторами тепла для жилища.

Промышленные модели всем хороши, кроме стоимости, поэтому рассмотрим, как сделать ветрогенератор (ветряк) для частного дома своими руками и что для этого потребуется.

Ветряки для дома своими руками, механика ветрогенератора

Суть работы ветрогенератора – превращение кинетической энергии ветра в электрическую. Каждый элемент системы выполняет свою функцию:

  • Ветряное колесо, лопасти. Улавливают движение воздушных масс, вращаются и приводят в движение вал.
  • На валу может быть сразу установлен генератор, а может быть угловой редуктор, который передаст движение вниз на кардан. Благодаря использованию редуктора можно добиться повышения оборотов (мультипликатор).
  • Генератор – преобразует вращательную энергию в электрическую. Если генератор выдаёт стабильный ток, то его цепляют к аккумуляторам. Если нет – промежуточно устанавливается реле-регулятор напряжения.
  • Аккумуляторов в системе может и не быть, но с ними работа более стабильна – они используют ветреные часы для подзарядки и расходуют накопленный потенциал, когда ветер стихает.
  • Инвертор – служит для преобразования напряжения в нужную величину, например, в 220V. Нужен для удобства, поскольку большинство приборов рассчитаны на такое напряжение. Но назначение ветряка может быть различным, поэтому не в каждую схему включают инвертор.
  • Анемоскоп – прибор, который используют для мощных ветроустановок. Он собирает данные о скорости и направлении ветра. В самодельных конструкциях практически не встречается. Обычно делают небольшой флюгер и поворотный механизм.
  • Мачта – или опора, на которой будет закреплён пропеллер. На высоте больше шансов поймать стабильный и сильный ветер, поэтому важно уделить внимание мачте, которая должна выдерживать нагрузки.

Ветряки могут быть горизонтальными (с классическим воздушным винтом) и вертикальными (роторные). Горизонтальные установки имеют наибольший КПД, поэтому их чаще всего воспроизводят при самостоятельном изготовлении.

Генератор вертикального типа

Но такие ветряки нужно поворачивать навстречу ветру, поскольку при боковом потоке он перестаёт работать. А роторный ветрогенератор, сделанный своими руками, тоже имеет свои преимущества.

Конструкция вертикальных систем может сильно отличаться, но есть у них общие особенности.

  • Вертикально расположенные турбины поймают ветер, откуда бы он ни дул (горизонтальные модели нужно оснащать направляющей), что очень удобно, если ветер в конкретной местности не стабильный, переменный.
  • Такую конструкцию можно расположить прямо на земле (конечно, если там будет достаточно ветра).
  • Сделать установку проще, чем горизонтальную.

Единственный минус – относительно невысокий КПД.

Мощность устройства

Во-первых, нужно определить, какой мощности ветряк требуется, с какими задачами и нагрузками он должен справляться.

Обычно альтернативные источники энергии устанавливают, как дополнительный, который только помогает основному энергоснабжению.

И агрегаты мощностью от 500 Вт – это уже неплохо.

Для отопления небольшого дома понадобится около 2-3 кВт.

Но мощность ветряка зависит от 2 факторов:

  1. Диаметра лопастей.
  2. Скорости ветра.

Желаемое соотношение можно определить по таблице для горизонтальных устройств (на пересечении скорости ветра и диаметра лопастей – мощность в ваттах).

Скорость ветра/Диаметр лопастей 3 4 5 6 7 8 9 10 11
3 8 15 27 42 63 90 122 143
13 31 61 107 168 250 357 490 650
30 71 137 236 376 564 804 1102 1467
53 128 245 423 672 1000 1423 1960 2600
83 196 383 662 1050 1570 2233 3063 4076
120 283 551 953 1513 2258 3215 4410 5866
162 384 750 1300 2060 3070 4310 6000 8000
212 502 980 1693 2689 4014 5715 7840 10435
268 653 1240 2140 3403 5080 7230 9923 13207

Например, если чаще всего дуют ветра от 5 до 8 м/с, а нам нужно, чтобы ветряк выдавал 1,5 — 2 кВт, то нужно рассматривать конструкции диаметром от 6 м.

Лопасти

По форме лопасти могут быть:
  1. Крыльчатого вида.
  2. Парусного типа.

Парусные – плоские, это менее продуктивная схема. Они не учитывают аэродинамические силы, а вращаются только под напором ветряного потока.

Только 10 % энергии ветра будет преобразована в электрическую.

У крыльчатого типа наружные и внутренние поверхности различаются по площади. Также важно расположить лопасти под углом 6-10 ° к ветру.

Какой материал использовать на лопасти

На старинных мельницах изготавливался тонкий деревянный каркас из жердей с перемычками, на который натягивались полотняные «крылья». Когда ткань ветшала, её заменяли. Как вариант, можно использовать плотные материалы, такие, как брезент.

Но есть и альтернативы, как можно сделать лопасти для ветрогенератора своими руками:

  • Для небольшого пропеллера можно сделать пластиковые лопасти, разрезав на части трубу ПВХ.
  • «Паруса» вырезают из фанеры.
  • Крупный агрегат можно снабдить лопастями из деревянных досок (не важно, что каждая лопасть будет тяжёлой, главное, чтобы они уравновешивали друг друга).
  • Можно использовать лёгкий металл, например дюралюминий.

Если ветер в местности порывистый, предпочтительнее делать увесистые лопасти, тогда система будет работать более стабильно.

Диаметр используемой трубы должен ровняться пятой части её длины. Отрезок разрезается вдоль на 4 части, в основании вырезается квадрат 5х5 (это будет место крепления), а затем делается косой срез, заужающий лопасть от основания к концу. Рваный край обрабатывается наждаком.

Габариты турбины могут быть выбраны произвольно – чем больше, тем мощнее. В примере диаметр изделия – 60 см.

Для изготовления вертикальной турбины понадобится:

  1. Труба Ø 60 см (желательно из нержавеющей стали – оцинковка, дюраль и т.д.).
  2. Прочный пластик (два диска диаметром 60 см).
  3. Уголочки для крепления лопастей (по 6 шт. на каждую) – 36 шт.
  4. Для основы – ступица автомобильная.
  5. Гайки, шайбы винты для крепления.

Оборудование и инструмент:

  1. Лобзик.
  2. Болгарка.
  3. Дрель.
  4. Отвёртка.
  5. Ключи.
  6. Перчатки, маска.

Для балансировки лопастей можно использовать небольшую металлическую пластину, магниты, а при небольшом дисбалансе можно просто просверлить отверстия.

Чертеж ветрогенератора

Чертеж устройства ветрогенератора

Изготовление вертикального ветряка

  1. Металлическая труба разрезается вдоль так, чтобы получилось 6 одинаковых лопастей.
  2. Из пластика вырезается две одинаковых окружности (диаметр 60 см). Это будет верхняя и нижняя опора турбины.
  3. Чтобы немного облегчить конструкцию, можно вырезать в верхней опоре по центру круг Ø 30 см.
  4. В зависимости от того, сколько на автомобильной ступице отверстий, размечаются по ним точно такие же отверстия для крепления в нижней пластиковой опоре. Просверливаются дрелью.
  5. По шаблону нужно разметить расположение лопастей (два треугольника, образующих звезду). Отмечаются места крепления уголков. На двух опорах должно получиться идентично.
  6. Лопасти обрезать лучше не по одной, а все сразу (используется болгарка).
  7. Места креплений уголков нужно отметить и на лопастях. Затем просверлить отверстия.
  8. При помощи уголков лопасти крепятся к кругам-основаниям болтами и гайками через шайбы.

Чем длиннее лопасти, тем мощнее будет агрегат, но тем труднее его будет отбалансировать, в сильный ветер конструкцию «разболтает».

Генератор своими руками

Для ветряка нужно подбирать самовозбуждающийся генератор на постоянных магнитах (такие использовались в тракторах Т-4, МТЗ, т-16, т-25).

Если поставить обычный автомобильный генератор, у них обмотка напряжения работает от аккумулятора, то есть: нет напряжения – нет возбуждения.

Значит, если установить автогенератор + аккумулятор, и долгое время будет слабый ветер, аккумулятор просто разрядится и когда ветер появится вновь, система не запустится.

Либо изготовить ветрогенератор на неодимовых магнитах своими руками. Выдавать такой агрегат будет при слабом ветре 1,5 кВт, максимально, при сильном ветре 3,5 кВт. Инструкция по шагам:

Делаются два металлических блина, диаметром по 50 см.

На них по периметру на супер-клей крепятся по 12 неодимовых магнитов на каждой (размером примерно 50 х 25 х 1,2 мм). Магниты чередуются: «север» — «юг».

Блины размещаются друг напротив друга, полюса тоже ориентируются «север» — «юг».

Между ними размещается самодельный статор. Это 9 катушек медной проволоки сечением 3 мм. По 70 витков в каждой. Между собой они соединяются по схеме «звезда» и заливаются полимерной смолой. Катушки наматываются в одну сторону. Для удобства начало и конец обмотки нужно пометить (например, изолентой разных цветов).

Самодельный генератор для ветряка из неодимовых магнитов

Толщина статора около 15 — 20 мм. При его изготовлении нужно предусмотреть выходы обмоток с катушек через болты с гайками. С них будет идти питание генератора.

Расстояние между статором и ротором – 2 мм.

Суть работы в том, что север и юг магнитов меняются местами, что заставляет электрический ток «бегать» через катушку.

Магниты роторов будут очень сильно притягиваться. Чтобы соединить детали плавно, нужно просверлить в них отверстия и нарезать резьбу для шпилек. Роторы сразу выравниваются относительно друг друга и, постепенно, при помощи ключей, опускается верхний на нижний. После всего временные шпильки убираются.

Этот генератор можно использовать как на вертикальную, так и на горизонтальную модель.

Процесс сборки

  • На мачте устанавливается кронштейн для крепления статора (он может быть трёх или шести лопастной).
  • Над ним закрепляется гайками ступица.
  • В ступице 4 шпильки. На них закручивается генератор.
  • Статор генератора соединяется с кронштейном, неподвижно закреплённым на мачте.
  • На вторую пластину ротора закрепляется лопастная турбина.
  • От статора провода клеммами подключаются на регулятор напряжения.

Чтобы установить собранную конструкцию на длинной мачте (а она будет довольно тяжёлой), нужно сделать следующее:

  1. В земле бетонируется надёжное основание.
  2. Во время заливки, в него вливают шпильки для крепления мощного шарнира (легко делается своими руками).
  3. После полного затвердевания, шарнир одевается на шпильки и закрепляется гайками.
  4. Мачта крепится к подвижной половине шарнира.
  5. В верхней части мачты при помощи фланца (приваривается), крепятся три — четыре растяжки. Понадобится стальной трос.
  6. За один из тросов мачта на шарнире поднимается (можно тянуть автомобилем).
  7. Растяжки фиксируют строго вертикальное положение мачты.

Ветряк из тракторного генератора

Место установки

От правильно подобранного места расположения ветряка будет зависеть эффективность его работы. Нужно найти место, где лопастям будет доступно максимальное количество ветра.

Это должно быть открытое пространство, возвышенность или крыша строения – подальше от деревьев и домов. И дело не только в помехах, но и в том, что устройство производит во время работы некоторый шум, а значит, может мешать спокойной жизни соседей.

Иногда на некотором удалении от жилого дома строят небольшой домик, в котором можно разместить оборудование и аккумуляторы, а на его крыше закрепляют ветрогенератор, можно даже в паре с солнечными батареями.

Видео на тему

Поделиться:

1 Комментарий

microklimat.pro


Смотрите также