Без рубрики 'Маломощный ветрогенератор на основе дрели своими руками

Маломощный ветрогенератор на основе дрели своими руками

0 комментов
просмотров
23 мин. на чтение
Содержание
  1. Содержание / Contents
  2. Разновидности
  3. Критерии выбора
  4. Правила размещения
  5. Особенности установки
  6. Коротко о главном
  7. Ветряной генератор: принцип работы, виды устройств
  8. От электродвигателя к электрогенератору
  9. Смысл изменения
  10. Что вам нужно для изменения?
  11. Ветрогенераторы своими руками на 220 в
  12. ↑ Богатство выбора
  13. Как сделать ветрогенератор своими руками: последовательность действий
  14. Инструкция сборки из автомобильного генератора
  15. Особенности сборки ветрогенераторра из стиральной машины своими руками
  16. Ветрогенератор своими руками из шагового двигателя
  17. Ветрогенератор из автомобильного генератора своими руками
  18. Основные элементы конструкции
  19. Ветровое колесо
  20. Мачта
  21. Генератор
  22. Ветрогенератор из шуруповерта
  23. Подготовительные работы
  24. Сборка ротора
  25. Изготовление лопастей
  26. Установка и запуск ветряка
  27. Схемы и чертежи
  28. Последовательность сборки
  29. Популярные модели
  30. Самодельный ветрогенератор: достоинства и недостатки
  31. Технология проведения работ
  32. Изготовление ветрогенератора

Содержание / Contents

  • 1 Привод
  • 2 Двигатель (мотор)
  • 3 Выбираем шаговый двигатель
  • 4 Драйвер шагового двигателя
  • 5 Богатство выбора
  • 6 Драйвер ШД на микросхеме Allegro A3982
  • 7 Драйвер ШД на микросхеме Allegro A3977
  • 8 Схема и прототип
  • 9 Печатная плата
  • 10 Работа
  • 11 Файлы

Сразу оговорюсь — все, что здесь далее написано, лишь мои личные выводы и не претендует на абсолютную истину. Истина рождается в споре, так что если уважаемые читатели в чем-то со мной не согласны, давайте это обсудим!

Задача построения станка обычно сводится к трем подзадачам — механика, электроника, программное обеспечение. Видимо и статьи придется писать тоже три. Поскольку у нас журнал всё-таки практической электроники, начну с электроники и чуть-чуть с механики!

Разновидности

Для того чтобы правильно подобрать ветряной генератор, необходимо прежде всего учесть его технические параметры. Современные модели различаются по следующему ряду признаков:

  • Количеству лопастей пропеллера. Большое количество элементов винта усложняет конструкцию. Однако чем больше лопастей, тем меньшая скорость ветра нужна для запуска механизма.
  • Типу материала лопастей. Модели с жесткими пропеллерами более прочны и долговечны, но и значительно дороже парусных аналогов.

Многолопастный ветрогенератор для своего домаИсточник ytimg.com

  • Расположению направляющей вращения. Разделяются на вертикальные и горизонтальные. Первые прочнее и чувствительнее, вторые – отличаются лучшей производительностью.
  • Возможности изменения шаговых характеристик. Различаются на модели с изменяемым и неизменным шагом. Изделия с переменными шаговыми параметрами позволяют увеличивать скорость, а значит, и продуктивность. Однако они более сложны, громоздки и дороги.

Видео о том, что такое ветрогенератор, его плюсы и минусы:

Критерии выбора

При выборе ветрогенератора помимо технических характеристик, необходимо также правильно установить требуемую мощность. Задается она таким параметром, как диаметр ротора, рассчитать который можно по следующей формуле:

Эгод = 1,64 * Д2 *О3

Эгод – суммарная электроэнергия, потребляемые приборами дома за год, кВт,

Д – диаметр ротора, обозначаемый в метрах,

О – среднегодовое значение скорости ветра, метр/в секунду.

Подставляя известные параметры в эту форму, можно рассчитать, какого диаметра ротором должна быть оснащена ветряная электростанция для дома в конкретном случае.

Правила размещения

При монтаже устройства необходимо учесть следующий ряд требований:

  • Вблизи генератора не должно располагаться сооружений, кустов, деревьев и прочих препятствий на пути свободного прохождения ветровых потоков.
  • Чтобы шум и помехи от работы не оказывали негативного влияния на окружающих, ветряки для дома лучше располагать минимум на 30 метров вдали от жилища.
  • Во избежание возникновения ослабления ветровых потоков устанавливать механизм лучше на 2-3 метра выше окружающих преград, даже если они находятся на расстоянии до 200 метров.

Видео о том, как сделать простейший ветрогенератор:

Следует учесть, что даже при соблюдении всех правил установки гарантий постоянного результата по выработке электроэнергии быть не может. Так как показатель напрямую зависит от ветровой нагрузки, которая никогда не бывает стабильной.

Особенности установки

Промышленно изготовленный или самодельный ветряк необходимо устанавливать с соблюдением следующего минимума требований:

  1. Место установки лучше подбирать на возвышенности, вдали от препятствий, прибор располагать на высоте не менее 10 метров от поверхности земли.
  2. Мачта должна иметь надежное основание – лучше всего бетонное.
  3. Над ветряком необходимо расположить небольшой навес для защиты от осадков.
  4. При необходимости замены, ремонта или обслуживания облегчить доступ к оборудованию позволит складная конструкция мачты.

Видео-пример изготовления и применения ветряка для дома:

Коротко о главном

Ветряной генератор для дома является одним из лучших альтернативных источников электроэнергии. Принцип его действия основа на преобразовании кинетической энергии ветра в механическую, а затем с помощью ротора – в электрическую. Среди главных его плюсов выделяются:

  • Работа за счет неисчерпаемого источника энергии – ветра.
  • Затраты связаны только с покупкой и установкой, оборудование долговечно и не требует особого обслуживания.
  • Приспособленность для любого климата.
  • Экологически чистый тип энергоресурса.

К недостаткам относятся – зависимость от силы ветра, помехи, возможность разрушения при стихийных погодных проявлениях. Установка ветряного генератора должна соответствовать требованиям закона – мощности, высоте, ограничениях, согласовании с соседями и отсутствию биологического вреда. Модели различаются по техническим параметрам – количеству лопастей, типу их материала, направлении оси вращения и изменчивости шага. При выборе нужно учитывать диаметр ротора, определяющий мощность. Монтаж прибора должен соответствовать правилам размещения и практическим рекомендациям.

Ветряной генератор: принцип работы, виды устройств

Большинство ветряков представляют собой стальную башню – мачту, на вершине которой закреплено три лопасти. Современный бытовой ветровик на 5 kw второй величины может легко генерировать до 5000 Вт электроэнергии. Этого вполне хватает для обеспечения электричеством жилого дома, дачи. Аксиальный генератор выдает до 500 Вт/ч. Самый мощный в мире ветряной генератор – 8 МВт.

Современная ветротурбина может иметь:

  • Горизонтальную ось вращения;
  • Вертикальную ось вращения.

Горизонтальный ветровик имеет ось, которая вращается параллельно земли (как обычная мельница). Вертикальные ветрогенераторы могут иметь как лопасти, так и роторы, которые движутся параллельно земли.

Роторы могут различаться по форме и размерам, и делятся на:

  • Устройства Савониуса (роторы выполнены в виде полуцилиндров);
  • Роторы Угринского (улучшенные роторы полуцилендриеского типа);
  • Роторы Дарье (могут быть винтообразные, выгнутые и Н-образные);
  • Многолопастные ветрогенераторы (используются в ветряках карусельного типа);
  • Геликоидные роторы (имеют конусный ротор).

Часто вертикальные ветрогенераторы юла-образные (примером может служить роторный ветрогенератор “Чингисхан”). Наиболее эффективным устройством своей группы считается многолопастная конструкция типа волчок.

От электродвигателя к электрогенератору

Человеческая жизнь сегодня немыслима без электричества. Поэтому электростанции строятся везде, где энергия воды, ветра и атомных ядер превращается в электричество. Он стал универсальным, потому что он может быть преобразован в энергию движения, тепла и света. Это стало причиной массового распространения электродвигателей. Электрогенераторы менее популярны, потому что государство поставляет электроэнергию централизованно. Но иногда случается, что электричества нет и нет способа его получить. В этом случае вам поможет асинхронный двигатель-генератор.

Мы уже упоминали, что электрический генератор и двигатель конструктивно похожи друг на друга. Возникает вопрос: можно ли использовать это чудо техники в качестве источника механической и электрической энергии? Оказывается, что вы можете. И мы расскажем вам, как преобразовать двигатель в источник питания своими руками.

Смысл изменения

Если вам нужен генератор энергии, зачем оставлять двигатель, если вы можете купить новое оборудование? Однако качественная электротехника не из дешевых. И если у вас есть мотор, который в данный момент не используется, почему бы не поработать с ним хорошо? Благодаря простым манипуляциям и с минимальными затратами, вы получите отличный источник электричества, который может питать ваши устройства с активной нагрузкой. К ним относятся компьютерная инженерия, электроника и радиотехника, обычные лампы, радиаторы и сварочные конвертеры.

Но экономия не единственный плюс. Преимущества электрогенератора, построенного из асинхронного электродвигателя:

  • Конструкция проще, чем синхронный аналог;
  • Максимальная защита внутренних органов от влаги и пыли;
  • Высокая устойчивость к перегрузкам и коротким замыканиям;
  • Почти нет нелинейных искажений;
  • Чистый коэффициент (значение, выражающее неравномерность вращения ротора) не более 2%;
  • Обмотки статичны во время работы, поэтому они не изнашиваются в течение длительного времени, что увеличивает срок службы;
  • Генерируемое электричество сразу же имеет напряжение 220 В или 380 В, в зависимости от двигателя, который вы решите повторить: однофазный или трехфазный. Это означает, что потребители тока могут быть напрямую подключены к генератору без инверторов.

Даже если генератор не способен полностью удовлетворить ваши потребности, его можно использовать вместе с централизованным источником питания. В этом случае мы снова говорим о сохранении: вам придется платить меньше. Выгода будет выражена в разнице, полученной вычитанием произведенной электроэнергии из количества потребленной электроэнергии.

Что вам нужно для изменения?

Чтобы создать генератор из асинхронного двигателя своими руками, вы должны сначала понять, что мешает преобразованию электричества из механической энергии. Напомним, что для создания индукционного тока необходимо иметь магнитное поле, которое меняется со временем. Когда устройство находится в режиме двигателя, оно создается как в статоре, так и в роторе благодаря питанию от сети. Однако, если вы переведете технику в режим генератора, то окажется, что магнитного поля вообще нет. Откуда он?

Важно  Красивые и прикольные поздравления с днем работников леса

После запуска устройства в режиме двигателя ротор сохраняет остаточную намагниченность. Именно принудительное вращение вызывает индукционный ток в статоре. Чтобы магнитное поле оставалось, вам необходимо установить конденсаторы с емкостным током. Он будет поддерживать намагничивание благодаря самовозбуждению.

Мы нашли вопрос, откуда появилось первоначальное магнитное поле. Но как привести ротор в движение? Конечно, если вы разворачиваете его своими руками, вы можете привести в действие маленькую лампочку. Но результат не может вас удовлетворить. Идеальное решение — превратить двигатель в ветрогенератор или ветротурбину.

Так называемое устройство, которое преобразует кинетическую энергию ветра в механическую, а затем в электрическую. Ветровые турбины оснащены лопастями, которые приводятся в движение во время ветра. Они могут вращаться как вертикально, так и горизонтально.

Ветрогенераторы своими руками на 220 в

Для того, чтобы собрать ветроуловитель нам понадобятся: генератор на 12 вольт, аккумуляторные батареи, преобразователь с 12 v на 220 в, вольтметр, медные провода, крепежи (хомуты, болты, гайки).

Изготовление любого ветряка предполагает наличие таких этапов как:

  1. Изготовление лопастей. Лопасти вертикального ветрогенератора можно сделать из бочки. Нарезать детали можно при помощи болгарки. Винт для небольшого ветряка можно изготовить из трубы ПВХ с сечением в 160 мм.
  2. Изготовление мачты. Мачта должна быть высотой не менее 6 метров. При этом, для того, чтобы крутящее усилие не сорвало мачту, ее необходимо закрепить ее на 4 растяжки. Каждую растяжку, при этом, нужно намотать на бревно, которое следует закопать глубоко в землю.
  3. Установка неодимовых магнитов. Магниты наклеиваются на диск ротора. Лучше выбирать прямоугольные магниты, магнитные поля в которых сосредотачиваются по всей поверхности.
  4. Намотка катушек генератора. Намотка выполняется медной нитью с диаметром не менее двух мм. При этом, мотков должно быть не более 1200.
  5. Фиксация лопастей к трубе при помощи гаек.

При наличии мощных аккумуляторных батарей и инвертора, полученное устройство сможет выработать такое количество электричества, которого будет достаточно для использования бытовой техники (например, холодильника и телевизора). Отлично подойдет такой генератор для поддержания работы систем освещения, отопления и вентиляции небольшого дачного домика, теплицы.

↑ Богатство выбора

На сегодняшний день есть достаточно много различных микросхем и достаточно много уже готовых плат и модулей драйверов ШД. Можно купить готовый, а можно «изобретать велосипед», тут каждый решает по-своему.

Из готовых — наиболее распространённые и недорогие драйверы на микросхемах Allegro A4988 (до 2А), Texas Instruments DRV8825 (до 2,5А). Поскольку модули изначально разрабатывались для использования в 3D принтерах типа Rep-rap проекта Arduino, они не являются законченными модулями (например, им нужно еще питание логики (+5V), которое подается с так называемой рампы (Ramp).

Еще есть решения на DRV8811 (до 1,9 А), A3982 (до 2 А), A3977 (до 2,5 А), DRV8818 (до 2,5 А) DRV8825 (до 2,5 А), Toshiba TB6560 (до 3 А) и другие.

Поскольку мне интересно что-то сделать самому, плюс появилась возможность «попробовать на вкус» микросхемы Allegro A3982 и A3977, решил сделать пару драйверов самостоятельно.

Готовые решения на A4988 не понравились, прежде всего, из-за миниатюризации размеров печатной платы в ущерб хорошему охлаждению. Типовое сопротивление открытых транзисторов у A4388 при токе 1,5А 0,32+0,43 Ом, плюс 0,1-0,22 Ома «измерительный» резистор — получается около 0,85 Ом. А таких каналов два, и хотя и работают они импульсно, но 2-3 Ватта тепла надо рассеивать. Ну не верю я в многослойную плату и малюсенький радиатор охлаждения — в даташите нарисована плата гораздо больших размеров.

Провода мотора нужно сделать короткими, драйвер устанавливать рядом с двигателем. Существует 2 технических решения в звукотехнике: длинный сигнальный кабель к усилителю + короткие провода к акустической системе, или короткий сигнальный кабель к усилителю + длинные провода, а акустической системе. Оба решения имеют свои плюсы и минусы. С моторами — так же. Я выбрал длинные провода управления и короткие провода к мотору.

Управляющие сигналы — «шаг» (step), «направление» (dir), «включение» (enable), индикация состояния сигналов управления. Некоторые схемы не используют сигнал «Enable», но это приводит в режиме простоя к ненужному нагреву и микросхемы и двигателя.

Одно питание 12-24 вольта, источник питания логики (+5B) — на плате. Размеры платы — достаточные для хорошего охлаждения, двухсторонняя печать с большой областью «меди», возможность приклеить на микросхему радиатор (применяемой для охлаждения памяти видеокарт).

Как сделать ветрогенератор своими руками: последовательность действий

Для домашнего горизонтального ветрогенератора подходит мотор от трактора. Тракторный ротор вращается до 6000 об/мин, поэтому обмотку статора перематывают под малые обороты или устанавливают механический редуктор. С учетом моторного веса в 6 кг, лучше использовать метод изменения электрообмотки, что не увеличит общую массу конструкции.

Порядок изготовления:

  1. Винтовыми лопастями послужит труба из алюминия Ø 200 мм. По чертежам вырезать 2—3 заготовки.
  2. Из алюминиевого листа собрать диск винта. При размахе крыла в 2 м подойдет круг Ø 150—200 мм.
  3. Вырезать 6 пластин и склеить их эпоксидкой.
  4. В центре диска просверлить отверстие под крепление на валу, установить шпоночный паз.
  5. На диске разметить и сделать отверстия для крепления болтами в намеченных точках лопастей.
  6. На основание флюгерной конструкции сгодится труба прямоугольного профиля, прикрепленная к генератору.
  7. К концу профильной трубы прикрепить хвостовой флюгер.
  8. В точке центра тяжести, поперек тела трубы, закрепить болт (длиной до 300 мм и Ø 30 мм) снизу гайкой, сверху контргайкой. В его середине высверлить отверстие для кабеля.
  9. Прикрепить генератор на основание флюгера.
  10. Закрепить механизм на мачте.
  11. Пропустить провод от генератора сквозь болт внутрь трубы для нижнего вывода.
  12. Конец провода пропустить через контроллер и подключить к АКБ.
  13. Поднять мачту и укрепить на месте растяжками.

Для увеличения срока службы ВСУ обязательным дополнением к конструкции становятся модуль торможения и ограничитель поворота флюгера.

Инструкция сборки из автомобильного генератора

Для конструирования своими руками ветрогенератора из автомобильного генератора подойдет четырехлопастное ветроколесо. У лопастей крыльчатого типа с Ø до 1,8 м аэродинамическое сопротивление улучшено, что повышает производительность энергии. Подготовленный пропеллер крепится к генераторной оси болтами.

Чтобы электрическая схема заработала, требуется предварительная перемотка статора. Для этого избавляются от катушки возбуждения и перематывают статор тонкими медными жилами. После переделки магнитная способность ротора увеличивается и появляется мощность до 300 ватт (при ветре 10 м/с). К механизму подключают провода и соединяют их аккумуляторной батареей и преобразователем напряжения.

Особенности сборки ветрогенераторра из стиральной машины своими руками

Единственным отличием при изготовлении ветрогенератора своими руками из стиральной машины считается невозможность его применения без модернизации. Диаметр ротора, извлеченного из разобранного двигателя, уменьшают на токарном станке для соответствия с магнитами. В дальнейшем процесс сборки ничем не отличается от обычной ветроустановки на неодимовых магнитах.

Ветрогенератор своими руками из шагового двигателя

Для подзарядки небольшого аккумулятора подойдет установка, выполненная из мотора принтера. Вырабатываемый переменный ток легко преобразуется в постоянный с помощью конденсаторов и диодных мостов по схеме.

С целью снижения потери 220 В пользуются диодами Шоттка.

Такому энергоустройству хватит винта до 50 см. Для изготовления лопастей берут ПВХ трубы. Под размер вала вытачивается втулка с фланцем и насаживается на него. Механизм закрепляется винтами. К фланцам крепятся лопасти.

Питание выводится к электроплате внизу. Из шагового двигателя выходят до 6 проводов, для которых требуются токосъемные кольца. Собрав в единую цепь все элементы, приступают к тестированию.

Ветрогенератор из автомобильного генератора своими руками

Мотор каждой машины нуждается в модификации. Для изготовления ветрогенератора своими руками из автомобильного генератора обязательно перематывают катушку проводами с меньшим сечением и увеличенным количеством витков. Если не заниматься обновлением, в схеме электроцепи должен появиться редуктор (мультипликатор). В таком случае двигатель не переделывают.

Важно  Качественный нож из Р6М5 (ручка из бересты)

Основные элементы конструкции

Несмотря на большое разнообразие ветрогенераторов и способов их изготовления, все они состоят из одинаковых конструктивных элементов.

Ветровое колесо

Лопасти считаются одним из важнейших элементов ветровой установки. Их конструкция влияет на работу других узлов генератора. Для изготовления лопастей применяются различные материалы.

Перед изготовлением нужно выполнить расчеты длины лопасти. Если для изготовления берется труба, то ее диаметр должен быть не менее 20 см, при запланированной длине лопасти в 1 метр. Далее труба разрезается на 4 части с помощью лобзика. Одна часть используется для изготовления шаблона, по которому вырезаются остальные лопасти. После этого они собираются на общем диске, и вся конструкция закрепляется на валу генератора. Собранное ветровое колесо необходимо отбалансировать. Балансировка должна выполняться в помещении, закрытом от ветра. Если операция проведена правильно, колесо не будет самопроизвольно вращаться. В случае самопроизвольного вращения лопастей, они подтачиваются до тех пор, пока вся конструкция не придет в равновесие. В самом конце проверяется точность вращения лопастей. Они должны вращаться в одной плоскости, без каких-либо перекосов. Допустимая погрешность составляет 2 мм.

Мачта

Следующим элементом конструкции ветрогенератора является мачта. Чаще всего она изготавливается из старой водопроводной трубы, диаметр которой должен быть не 15 см, а длина – до 7 метров. Если в радиусе 30 метров от запланированного места установки имеются какие-либо сооружения или постройки, в этом случае высота мачты увеличивается.

Для того чтобы вся установка работала максимально эффективно, колесо с лопастями поднимается выше окружающих препятствий не менее чем на 1 метр. После установки основание мачты и колышки для крепления растяжек заливаются бетоном. В качестве растяжек рекомендуется использовать оцинкованный трос, диаметром 6 мм.

Генератор

Для ветровой установки можно использовать любой автомобильный генератор, желательно с более высокой мощностью. Они все обладают идентичной конструкцией и требуют переделки. Подобная переделка автомобильного генератора для ветряка предполагает перемотку проводника статора, а также изготовление ротора с использованием неодимовых магнитов. Чтобы их надежно зафиксировать, требуется высверлить отверстия в полюсах ротора. Установка магнитов выполняется с чередованием полюсов. Сам ротор оборачивается бумагой, а все пустоты, образующиеся между магнитами, заливаются эпоксидной смолой.

В процессе наклейки магнитов должна соблюдаться их полярность. Поэтому ротор подключается к источнику питания. Включенный ротор создает магнитное поле и каждый магнит приклеивается на свое место той стороной, которая притягивается.

Для подключения ротора можно использовать любой блок питания, напряжением 12 вольт и силой тока от 1 до 3 ампер. Подключение осуществляется таким образом, что съемное кольцо, расположенное ближе к клыкам, является минусом, а положительная сторона располагается ближе к концу ротора. Магниты, установленные в промежутки ротора или клыки, вызывают самовозбуждение генератора, и это считается их основной функцией.

В самом начале вращения ротора, магниты начинают возбуждать ток в генераторе, который также поступает на катушку, приводя к увеличению магнитных полей клыков. В результате, генератор выдает ток с еще большей величиной. Получается своеобразный круговорот тока, когда происходит возбуждение генератора и дальнейшее питание собственного ротора, на который установлены электромагнитные полюса. Собранный генератор необходимо опробовать и произвести измерения полученных выходных данных. Если агрегат при 300 оборотах выдает примерно 30 вольт, то это считается нормальным результатом.

Ветрогенератор из шуруповерта

Старый шуруповерт с вышедшей из строя батареей может стать превосходным сырьем для изготовления ветрогенератора. Большой энергетической ценности такое устройство не представляет, но как наглядное пособие или действующая модель вполне сгодится. Наиболее ценным является то обстоятельство, что конструкция шуруповерта имеет все необходимые элементы для создания основного узла ветряка, дополнительных деталей надо немного и они вполне доступны. Рассмотрим порядок сборки поэтапно:

Подготовительные работы

Перед началом сборки понадобится приготовить нужные инструменты. Пригодятся:

  • набор отверток
  • пассатижи
  • паяльник с припоем
  • ножницы
  • электродрель
  • крепежные детали (болты с гайками, стремянки и т.п.)

В процессе изготовления ветряка могут понадобиться и другие инструменты или приспособления, так как создание установки — процесс творческий, мастера могут посетить различные идеи, требующие соответствующего технического сопровождения.

Из разобранного шуруповерта извлекается электродвигатель и патрон вместе с осью и шестеренкой. Они являются основными частями ветрогенератора, практически не нуждаются в конструктивных изменениях. Единственная операция, необходимая на данном этапе, состоит из просверливания нескольких (обычно четырех) отверстий в шестеренке. Они впоследствии послужат гнездами для болтов, фиксирующих хаб с лопастями.

Сборка ротора

Процесс сборки прост. В патрон зажимается ось двигателя, а на шестеренку устанавливается хаб с лопастями. В этом отношении изготовление ветряка из шуруповерта представляет собой весьма простую операцию. Несколько сложнее выглядит монтаж на опорную конструкцию. Для этого проще всего использовать неширокую доску. На ее конец устанавливается двигатель при помощи хомута или стремянки.

Изготовление лопастей

Для изготовления лопастей понадобится легкий и достаточно прочный материал. Обычно используют полосы листового алюминия или отрезки канализационных полипропиленовых труб. Алюминиевые лопасти нуждаются в придании соответствующей формы и обеспечения абсолютного совпадения всех размеров, что непросто. Лопасти из труб имеют правильную с точки зрения аэродинамики конфигурацию, но потрудиться над ними придется немало. При этом, обеспечить одинаковую форму проще именно при использовании трубы.

Отрезок трубы разрезается в продольном направлении на четыре одинаковые части. С одной стороны куска сверлятся отверстия под болты, вторая сторона обрезается по форме лопасти. Такая операция проделывается со всеми заготовками.

Хаб представляет собой обычный кусок листового металла круглой формы. На нем сверлятся отверстия для крепления к шестеренке патрона и для установки лопастей. Необходимо соблюдать соосность и правильную центровку детали, чтобы при вращении не было биений.

Установка и запуск ветряка

Собранный ветряк устанавливается на высокую мачту. Размеры произвольные, поскольку поднять установку слишком высоко все равно не получится. Главным условием является подъем не менее 3 м над землей (если возможно, лучше повыше). Для самостоятельного наведения на ветер понадобится создать хвостовой стабилизатор, который будет ориентировать устройство на поток. Хвост представляет собой пластинку из любого листового материала, установленную по оси вращения на опорную планку.

Готовое изделие устанавливается на возвышении и испытывается на работоспособность. Ветряк готов, можно производить эксперименты и опыты.

Схемы и чертежи

Генератор как устройство вырабатывает переменный ток, который необходимо преобразовать в постоянный, довести до требуемой величины напряжения. Если мотор-генератор выдаёт, скажем, 40 В, то вряд ли это будет подходящим значением для большинства бытовой электроники, потребляющей 5 или 12 вольт постоянного тока либо 127/220 вольт переменного.

Проверенная временем и миллионами пользователей схема всей установки включает в себя выпрямитель, контроллер, аккумулятор и инвертор. В качестве буферного накопителя запасаемой энергии применяют автомобильный аккумулятор ёмкостью 55-300 ампер-часов. Его рабочее напряжение — 10,9-14,4 В при циклическом заряде (полный цикл заряда-разряда) и 12,6-13,65 при буферном (порционном, дозированном, когда нужно дозарядить частично разряженную батарею).

Контроллер преобразует, к примеру, те же 40 вольт в 15. Его КПД по вольт-амперажу колеблется в пределах 80-95% — без учёта потерь на выпрямителе.

Наибольшую эффективность имеет трёхфазный генератор — его отдача на 50% больше, чем у однофазного, он не вибрирует при работе (вибрация расшатывает конструкцию, делая её недолговечной).

Катушки в обмотке каждой из фаз чередуются друг с другом и соединены последовательно — как и полюса магнитов, обращённые одной из сторон к катушкам.

Современная бытовая техника и электроника способны работать, начиная со 110 вольт (американский стандарт бытовых сетей) вплоть до 250 – больше давать сетевым приборам и устройствам не рекомендуется. Все преобразователи — импульсные, по сравнению с линейными их потери на тепло значительно меньше.

Важно  Свадебные поздравления своими словами

Последовательность сборки

  • Готовится мотор-колесо, подобранное с учетом напряжения, мощности и предельного числа оборотов в минуту. Устраняются мелкие неполадки, корпус очищается от пыли и приспосабливается к новой жизни.
  • Изготавливаются и монтируются лопасти. Можно заказать готовые модели или изготовить их из древесины, стеклоткани или ПВХ-трубы.
  • Лопасти соединяются с колесом, тестируются на предмет прочности крепления.
  • Монтируется поворотный механизм, благодаря которому самодельные ветрогенераторы из мотор-колеса могут вращаться, улавливая максимальную энергию ветра. Приоритет — у стального узла, прочность которого не боится даже ураганных порывов.
  • Приобретается или находится контроллер, который поможет измерить полученную мощность на выходе устройства.

Отдельно монтируется турбина для установки ветряка. В качестве основы можно использовать металлические уголки, последовательно соединенные с помощью болтов и гаек. После завершения сборки турбина надевается на ось, и выполняется статическая балансировка устройства. На данном этапе спешить не надо: чем качественнее собрана и отбалансирована турбина, тем исправнее будет работать ваш новый ветрогенератор из мотор-колеса гироскутера или автомобильного колеса.

Популярные модели

Прежде чем рассмотреть популярные модели ветровых генераторов, необходимо определиться с критериями выбора этих устройств, такими являются:

  1. Электрическая мощность агрегата;
  2. Количество вырабатываемой электрической энергией в месяц;
  3. Минимальная скорость воздушного потока;
  4. Условия эксплуатации;
  5. Система защиты от перегрузок;
  6. Срок службы;
  7. Стоимость.

В настоящее время ветровые генераторы выпускаются как в нашей стране, так и за ее пределами.

В России подобные агрегаты выпускают: ООО «СКБ Искра», ООО «ГРЦ-Вертикаль», ЗАО «Ветроэнергетическая компания», ЛМВ «Ветроэнергетика», ЗАО «Агрегат-Привод», и еще несколько компаний.

Наиболее известными зарубежными производителями ветровых генераторов являются немецкие, датские, бельгийский и китайские компании.

Наиболее востребованы и надежны в эксплуатации ветровые генераторы выпускаемые фирмой Blue Planet Wind (Бельгия) и «Guangzhou Sunning Windpower Generator Co., Ltd.» (Китай).

В линейке выпускаемых ветровых генераторов EnergyWind компании Blue Planet Wind присутствуют модели различной мощности от 1,0 до 10,0 кВт, которые отличаются по стоимости и комплектности оборудования.

В линейке китайской компании представлены ветровые генераторы мощность от 0,6 кВт до 5,0 кВт, различные по конструкции и вариантам монтажа.

Самодельный ветрогенератор: достоинства и недостатки

Установка ветряка может понадобиться в том случае, если к вашему участку не подведено электричество, в сети электропередач постоянно возникают перебои или вы хотите сэкономить на оплате электроэнергии. Ветряк можно приобрести, а можно изготовить своими силами.

Самодельный ветрогенератор обладает такими достоинства:

  • Он позволяет сэкономить средства на покупку заводского устройства, ведь изготовление чаще всего производится из подручных деталей;
  • Идеально подходит под ваши потребности и условия эксплуатации, ведь мощность устройства вы рассчитываете самостоятельно, учитывая плотность и силу ветра в вашем регионе;
  • Лучше гармонирует с оформлением дома и ландшафтным дизайном, ведь внешний вид ветряка зависит только от вашей фантазии и умений.

К недостаткам самодельных устройств можно отнести их ненадежность и недолговечность: часто самоделки делают из старых двигателей от бытовых приборов и машин, поэтому они быстро выходят из строя. Вместе с тем, для того, чтобы ветродвигатель был эффективным, необходимо правильно произвести расчет мощности устройства.

Технология проведения работ

Мастер должен увеличить число витков в 5 раз, это позволит уменьшить диаметр провода. На холостых оборотах напряжение будет равно 20 В. Если произвести загрузку с помощью электрической лампочки, позаимствованной от автомобильной фары на 60 свечей, то вольтметр покажет 12 В, тогда как амперметр — 5 А. Если вам покажется незначительным, что 1,3-киловаттный генератор выдает 60 ватт, можно использовать редуктор. Это обусловлено тем, что 600 оборотов в минуту является слишком маленьким показателем для сравнения с генератором автомобиля. Мощность будет расти пропорционально по отношению к количеству оборотов. Если удастся приобрести неодимовые магниты, размер которых составит 50 x 20 x 5 миллиметров, в количестве 12 штук, то можно изготовить новый ротор.

Изготовление ветрогенератора

Первое с чего следует начать – это вырезать лопасти. Для этого мы будем использовать ПВХ-трубы.

Что нужно учесть, вырезая лопасти?

  • Длину каждой лопасти – чем она больше, тем легче они будут крутиться при слабом ветре, но при этом они будут иметь довольно низкую скорость вращения.
  • Вращение будет больше на концах лопастей генератора – этот момент необходимо учесть заранее и рассчитать отношение скорости ветра к скорости вращения лопастей.
  • Помните, что мощность, получаемая из ветра, будет приравниваться к скорости ветра в третьей степени. Хотя не забывайте и о законе Беца, который говорит, что от энергии ветра можно получить приблизительно 59,3 процентов энергии.
  • Чем выше поднять ветряк от земли, тем более эффективен он будет (энергии будет вырабатываться больше).

Изготовить лопасти не составит больших проблем. Для этого нужно будет разрезать трубу из ПВХ на три части: две по 150 градусов и одна 60, как показано на рисунках.

Заметим, что два отрезка трубы (150 0 ) подойдут для широких лопастей. При желании вы сможете их подрезать до нужной ширины.

Далее необходимо будет скруглить края лопастей, как показано на фотографии.

Следующая задача изготовить хаб – узел крепления лопастей. Для этих целей подойдет диск для пилы со сточенными зубьями. В нем нужно будет сделать шесть отверстий (три группы по 2 в каждой). Отверстия делаются со смещением в 120 0 , а расстояние между ними в одной группе должно быть около дюйма. Размещение отверстий на диске показано на рисунке:

В данном случае мы используем три лопасти, хотя можно установить и шесть: тогда группы отверстий будут смещаться на 60 0 . К заготовленному диску с отверстиями прикручиваем лопасти – крепим их посредством болтов и гаек.

Следующий этап работ – это шарнир для поворота и флюгер. Потребуется и поворотная платформа, на которую мы закрепим генератор. Выглядеть все это будет так:

Для изготовления этой конструкции нужна квадратная труба из ПВХ, кусок листового металла и фланец. «Хвост» ветрогенератора вырезаем из железа. В квадратной трубе делаем разрез 20-25 сантиметровдлиной и вставляем туда наш флюгер – закрепляем эту конструкцию болтами.

Кстати, не мешало бы продумать и защиту генератору от осадков. Например, ее можно сделать из трубы так, как показано на фотографии:

Дальше окрашиваем все детали нашего ветряка и даем им высохнуть. После этого собираем все в одно целое, крепим двигатель, чехол к трубе посредством автомобильных хомутов. Также необходимо установить фланец (его располагают ближе к двигателю) с помощью саморезов.

Теперь остается только сделать матчу для ветрогенератора. Для этих целей подойдет труба из ПВХ и фурнитура, которая используется с пластиковыми трубами. Сделать мачту можно так:

Последним этапом будет непосредственное крепление ветрогенератора к мачте и его установка. Перед этим на вал мотора насаживаем ранее изготовленный хаб с лопастями. Вот и все.

В заключение несколько слов о батарейном отсеке ветряка. Для него могут быть использованы два аккумулятора (например, автомобильные). Между генератором и аккумуляторами нужно будет припаять диоды, чтобы ток поступал именно в аккумуляторы, а не шел в генератор.

Такой домашний ветрогенератор подойдет для зарядки аккумуляторов и других целей. Вы также можете поэкспериментировать и сделать более мощный ветряк: например, добавить лопасти, изменить их размер и пр.

Источник

Оцените статью
Понравилась статья?
Комментарии (0)
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит
Добавить комментарий
Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *