Как сделать ветрогенератор своими руками?

Сделаем ветряной генератор своими руками

Зачастую у владельцев частных домов возникает идея о реализации системы резервного электропитания. Наиболее простой и доступный способ – это, естественно, бензиновый или дизельный генератор, однако многие люди обращают свой взгляд на более сложные способы преобразования так называемой даровой энергии (солнечного излучения, энергии текущей воды или ветра) в электричество.

Каждый из этих способов имеет свои достоинства и недостатки. Если с использованием течения воды (мини-ГЭС) все понятно – это доступно только в непосредственной близости от достаточно быстротекущей реки, то солнечный свет или ветер можно использовать практически везде. Оба этих метода будут иметь и общий минус – если водяная турбина может работать круглосуточно, то солнечная батарея или ветрогенератор эффективны только некоторое время, что делает необходимым включение аккумуляторов в структуру домашней электросети.

Поскольку условия в России (малая длительность светового дня большую часть года, частые осадки) делают применение солнечных батарей неэффективным при их современных стоимости и КПД, наиболее выгодным становится конструирование ветрового генератора. Рассмотрим его принцип действия и возможные варианты конструкции.

Так как ни одно самодельное устройство не похоже на другое, эта статья – не пошаговая инструкция, а описание базовых основ конструирования ветрогенератора.

Общий принцип работы

ветрогенератор

Основным рабочим органом ветрогенератора являются лопасти, которые и вращает ветер. В зависимости от расположения оси вращения ветрогенераторы делятся на горизонтальные и вертикальные:

  • Горизонтальные ветрогенераторы наиболее широко распространены. Их лопасти имеют конструкцию, аналогичную пропеллеру самолета: в первом приближении это – наклонные относительно плоскости вращения пластины, которые преобразуют часть нагрузки от давления ветра во вращение. Важной особенностью горизонтального ветрогенератора является необходимость обеспечения поворота лопастного узла сообразно направлению ветра, так как максимальная эффективность обеспечивается при перпендикулярности направления ветра к плоскости вращения.
  • Лопасти вертикального ветрогенератора имеют выпукло-вогнутую форму. Так как обтекаемость выпуклой стороны больше, чем вогнутой, такой ветрогенератор вращается всегда в одном направлении независимо от направления ветра, что делает ненужным поворотный механизм в отличие от горизонтальных ветряков. Вместе с тем, за счет того, что в любой момент времени полезную работу выполняет только часть лопастей, а остальные только противодействуют вращению, КПД вертикального ветряка значительно ниже, чем горизонтального: если для трехлопастного горизонтального ветрогенератора этот показатель доходит до 45%, то у вертикального не превысит 25%.

Поскольку средняя скорость ветров в России невелика, даже большой ветряк большую часть времени будет вращаться достаточно медленно. Для обеспечения достаточной мощности электропитания от должен соединяться с генератором через повышающий редуктор, ременной или шестеренчатый. В горизонтальном ветряке блок лопасти-редуктор-генератор устанавливается на поворотной головке, которая дает им возможность следовать за направлением ветра. Важно учесть, что поворотная головка должна иметь ограничитель, не дающий ей сделать полный оборот, так как иначе проводка от генератора будет оборвана (вариант с использованием контактных шайб, позволяющих головке свободно вращаться, более сложен). Для обеспечения поворота ветрогенератор дополняется направленным вдоль оси вращения рабочим флюгером.

Наиболее распространенный материал для лопастей – это ПВХ-трубы большого диаметра, разрезаемые вдоль. По краю к ним приклепываются металлические пластины, приваренные к ступице лопастного узла. Чертежи такого рода лопастей наиболее широко распространены в Интернете.

На видео рассказывается про ветрогенератор, изготовленный своими руками

Расчет лопастного ветрогенератора

Так как мы уже выяснили, что горизонтальный ветрогенератор значительно эффективнее, рассмотрим расчет именно его конструкции.

Энергия ветра может быть определена по формуле
P=0.6*S*V³, где S – это площадь круга, описываемого концами лопастей винта (площадь ометания), выраженная в квадратных метрах, а V – расчетная скорость ветра в метрах в секунду. Также нужно учитывать КПД самого ветряка, который для трехлопастной горизонтальной схемы составит в среднем 40%, а также КПД генераторной установки, составляющий на пике токоскоростной характеристики 80% для генератора с возбуждением от постоянных магнитов и 60% – для генератора с обмоткой возбуждения. Еще в среднем 20% мощности израсходует повышающий редуктор (мультипликатор). Таким образом, окончательный расчет радиуса ветряка (то есть длины его лопасти) для заданной мощности генератора на постоянных магнитах выглядит так:
R=√(P/(0.483*V³
))

Читайте так же: Узнаем все про кавитационные теплогенераторы

Пример: Примем требуемую мощность ветроэлектростанции в 500 Вт, а среднюю скорость ветра – в 2 м/с. Тогда по нашей формуле нам придется использовать лопасти длиной не менее 11 метров. Как видите, даже такая небольшая мощность потребует создания ветрогенератора колоссальных габаритов. Для более-менее рациональных в условиях изготовления своими руками конструкций с длиной лопасти не более полутора метров ветрогенератор сможет выдавать всего лишь 80-90 ватт мощности даже на сильном ветру.

Недостаточно мощности? На самом деле все несколько иначе, так как на самом деле нагрузку ветрогенератора питают аккумуляторы, ветряк же только заряжает их в меру своих возможностей. Следовательно, мощность ветроустановки определяет периодичность, с которой она сможет осуществлять подачу энергии.

ветрогенератор

В Интернете часто можно найти статьи под броскими заголовками наподобие “Ветрогенератор для отопления дома”. На самом же деле, как вы уже могли понять из приведенных расчетов, постоянно поддерживать потребляющее несколько киловатт-часов электрическое отопление сможет разве что сеть из не одного десятка самодельных установок.

Предлагаем посмотреть еще один рассказ про ветрогенератор и его изготовление в домашних условиях

Выбор генератора

Наиболее логичным вариантом генераторной установки для самодельного ветряка кажется автомобильный генератор. Такое решение позволяет легко скомпоновать установку, так как генератор уже имеет и крепежные точки, и шкив для ременного мультипликатора. Купить и сам генератор, и запчасти к нему нетрудно. Кроме того, встроенное реле-регулятор позволяет непосредственно подключить его к 12-вольтовой аккумуляторной батарее, а к ней, в свою очередь – инвертор для преобразования постоянного тока в переменный напряжением 220В.

Но, как уже было сказано выше, КПД генераторов с обмоткой возбуждения достаточно низок, что весьма чувствительно для и без того маломощного ветряного генератора. Второй минус в том, что при разряженном аккумуляторе автомобильный генератор не сможет возбудиться.

В ряде самодельных конструкций можно встретить тракторные генераторы Г-700 и Г-1000. Их КПД ничуть не больше, полезным отличием являются лишь намагниченность ротора, позволяющая возбудить генератор даже без аккумуляторной батареи, и низкая цена.

ветрогенератор из ВАЗ

Некоторые авторы при постройке ветрогенераторов пользуются свойством обратимости коллекторных электродвигателей – принудительно вращая их ротор, с него можно снимать постоянный ток. Статор двигателей подобного типа состоит либо из постоянных магнитов, что более предпочтительно в наших целях, либо имеет обмотку. Для применения двигателя в режиме генератора она подключается к автомобильному реле-регулятору, чтобы обеспечить нужное напряжение. Рассмотрим подключение реле-регулятора на примере узла от ВАЗовской классики (оно удобно тем, что не объединено в один блок с щеточным узлом):

  1. Одну из щеток двигателя соедините с корпусом – это будет отрицательный полюс генератора. Сюда же надежно подключите металлический корпус реле-регулятора и клемму “-” аккумулятора.
  2. Клемму 67 реле соедините с одним из выводов статорной обмотки, второй временно с корпусом.
  3. Клемму 15 соедините через выключатель с положительным полюсом аккумулятора (при этом на обмотку подастся ток возбуждения). Придайте ротору вращение в том же направлении, что будет обеспечивать винт ветроустановки, и подключите между свободной щеткой и корпусом вольтметр. Если на щетке обнаружится отрицательный потенциал, поменяйте местами соединения статора с реле-регулятором и массой.

Основной особенностью подключения генератора постоянного тока к аккумуляторной батарее является необходимость в разделении их полупроводниковым диодом, не дающим аккумулятору разряжаться на обмотку ротора при остановке генератора. В современных автомобильных генераторах эту функцию выполняет трехфазный диодный мост, и мы также можем его использовать, параллельно соединив его фазы для уменьшения падения напряжения на нем.

Читайте так же: Перспективные солнечные панели российского производства

Наибольшую же мощность можно снять с генератора, ротор которого состоит из неодимовых магнитов. Распространены конструкции на основе автомобильной ступицы с тормозным диском, по краю которого закрепляются мощные магниты. На минимальном расстоянии от них располагается статор с однофазной или трехфазной обмоткой.

Такой генератор хорош многим: он возбуждается уже при низких оборотах даже при севшем аккумуляторе, не требует обслуживания щеточного узла. Но при этом его выходное напряжение невозможно отрегулировать, так как оно зависит только от частоты вращения. Домашняя электростанция с генератором на неодимовых магнитах потребует подключения его к дополнительному инвертору для обеспечения зарядки аккумуляторной батареи в большом диапазоне скоростей ветра. Также это устройство часто называется контроллером заряда батарей.

Существует несколько различных вариантов реализации контроллера в зависимости от конкретного решения конструкции генератора. Так как у подобных самоделок большой разброс параметров, приведенную схему стоит рассматривать как иллюстрацию общего принципа устройства контроллера, а не как обязательное решение.

схема ветрогенератора

Как видно, эта схема рассчитана на использование в качестве генератора коллекторного электродвигателя. Если же вы использовали самодельный генератор переменного тока, добавьте диодный мост на его выход.

Напряжение с генератора через контрольный узел, состоящий из вольтметра и амперметра, подается на вход двух импульсных стабилизаторов. Зарядку аккумулятора осуществляет блок 2, в то время как задача блока 1 – защита от ухода генератора в разнос при сильном ветре и малом потреблнеии тока нагрузкой: при превышении напряжением порога, задаваемого движком потенциометра R3, блок 1 начинает подавать напряжение на подключенный к его выходу мощный нагрузочный резистор, о чем сообщает загорающийся светодиод LED2.

Нагрузка, не требующая точной стабилизации напряжения (например, низковольтные лампы накаливания), подключаются в обход стабилизатора к выводу диода D2.

Расчет мультипликатора

Генераторная установка имеет наклонную токоскоростную характеристику: с ростом оборотов ротора увеличивается максимальная отдаваемая им мощность. Следовательно, чтобы обеспечить наибольшую эффективность тихоходного ветрогенератора, нам понадобится мультипликатор с большим коэффициентом повышения.

Для самодельной конструкции наиболее оптимальное решение – это ременной мультипликатор: он прост в изготовлении и требует минимума станочных работ. Коэффициент повышения оборотов у него будет равен отношению диаметра ведущего шкива, связанного с осью винта, к диаметру ведомого шкива генератора. При необходимости передаточное число будет легко скорректировать заменой одного из шкивов.

При проектировании мультипликатора нужно учитывать как средние обороты лопастного узла, так и токоскоростную характеристику генератора. Если мы используем серийный автомобильный генератор, то ее без труда можно найти в Интернете, с самодельными же конструкциями, скорее всего, придется идти методом проб и ошибок.

Для примера возьмем распространенный тракторный генератор, о котором уже писали выше.

Взяв расчетную мощность нашей ветроустановки в 90 ватт, найдем точку на графике, соответствующую выходу генератора на эту мощность. При номинальном напряжении 14 В нам потребуется токоотдача не менее 6,5 А – согласно графику, это произойдет при оборотах чуть выше 1000 об/мин. Пусть винт нашей конструкции вращается ветром со скоростью 60 об/мин (ветер средней силы). Значит, нам потребуется как минимум двадцатикратное соотношение диаметров шкивов – для 70-миллиметрового шкива генератора шкив ветряка должен будет иметь диаметр почти полтора метра, что неприемлемо. Это недвусмысленно намекает, насколько мала эффективность ветрогенераторов такого типа – без сложного многоступенчатого редуктора, который сам по себе приведет к большим потерям мощности, вывести автомобильный генератор на рабочий режим практически невозможно.

Читайте так же: Рассказываем как сделать солнечный коллектор для отопления своими руками

Для сравнения, посмотрим на характеристики генераторов, используемых в ветрогенераторах промышленного изготовления. Например, генератор на постоянных магнитах ГВУ1000, по конструкции аналогичный описанной выше самоделке из автомобильного тормозного диска, всего при 200 оборотах в минуту выдает мощность в 1 киловатт. С другой стороны, обратной стороной является его значительные вес (34 кг) и цена (почти 70 тысяч рублей).

Мачта

Мачта, на которой крепится ветрогенератор – это один из самых важных его узлов.

Она не только обеспечивает безопасность эксплуатации ветряка (нижняя точка круга, описываемого лопастями, должна быть не ближе 2 метров к земле), но и позволяет ему максимально эффективно использовать энергию ветра, поток которого вблизи от земли становится более турбулентным.

Большая высота приводит к низкой жесткости мачты ветрогенератора и делает ее прочностной расчет достаточно сложным не только для мастера-любителя, но и для инженера. Можно перечислить лишь основные моменты:

  • Размещайте мачту возможно дальше от дома и деревьев, затеняющих воздушный поток. Кроме того, при сильном ветре возможно падение ветрогенератора на здание либо его повреждение деревьями;
  • Оптимальная конструкция мачты – это ажурная сварная ферма наподобие вышек электропередач, но в изготовлении она сложна и дорога. Простейший, но достаточно эффективный вариант – это несколько параллельных труб диаметром 80-100 мм, сваренных короткими швами между собой и забетонированных на глубину не менее метра в земле. Конструкцию из одной трубы крайне желательно усилить тросовыми растяжками, которые также крепятся к залитым в бетон опорам.
  • Для упрощения обслуживания ветряка его мачту можно сделать переломной: в этом случае при ослаблении растяжки, идущей в направлении перелома, мачту можно будет наклонить к земле.

Рассказ об очень простом ветрогенераторе из домашнего вентилятора

Дополнительное электрооборудование

Как уже было сказано выше, неотъемлемой частью ветряной электростанции является аккумулятор, берущий на себя питание потребителей. при его выборе нужно помнить, что чем больше его емкость, тем дольше он сможет поддерживать напряжение в сети, но при этом и дольше будет заряжаться. Приблизительное время работы можно определить как то время, за которое исчерпается половина емкости аккумулятора (после этого падение напряжения станет уже ощутимым, кроме того, глубокий разряд снижает ресурс свинцово-кислотных батарей).

Пример: Так, аккумулятор емкостью 65 А*ч условно сможет отдавать в нагрузку 30-35 ампер-часов энергии. Много это или мало? Обычная лампа освещения мощностью 60 ватт потребует, с учетом наличия инвертора, преобразующего 12 В постоянного тока в 220 В переменного и имеющего собственный КПД в пределах 70%, тока в 7 ампер – это чуть больше четырех часов работы. Восстанавливать же растраченную энергию наш ветряк с условной мощностью 90 ватт даже в лучшем случае, при постоянном сильном ветре, будет не менее пяти часов. Как вы видите, при использовании ветрогенератора исключительно как автономного источника энергии электричество в вашем доме будет доступным лишь на несколько часов в день.

Вторым узлом системы электроснабжения становится инвертор. В нашем случае можно использовать как готовый автомобильный, так и извлеченный из источника бесперебойного питания. В любом случае важно не перегружать его потреблением тока, учитывая, что реальная эксплуатационная мощность его в 1,2-1,5 раза меньше указываемой максимальной мощности.

Как вы можете видеть, привлекательность использования даровой энергии упирается во многочисленные ограничения, и даже единственный эффективный в средней полосе России вариант – ветрогенератор – неспособен обеспечивать длительную автономность.

Но вместе с тем эта идея неплоха и как источник аварийного электропитания и, особенно, как конструкторская задача – удовольствие от создания своими руками ветрогенераторной установки может в разы превосходить ее мощность.

Как сделать ветрогенератор своими руками?

Ветряной генератор для выработки электроэнергии – незаменимый источник электричества там, где солнечного света не так много, нет поблизости рек, а централизованные электросети отсутствуют.

Особенности конструкции

Принцип действия ветрогенератора – превращение энергии ветра в электрическую.

В других типах электрогенераторов в качестве источника механической (кинетической) энергии применяют течение воды в реке, силу океанических приливов и отливов.

В системах, где для получения электричества нужна тепловая энергия, используют:

  • двигатель, работающий на газе, бензине или солярке;
  • тепловыделение от пластин и блоков ядерного реактора, чьё тепло применяют для превращения воды в пар – в паровой турбине;
  • различные виды сжигаемого топлива в ТЭЦ, заменяющие тепло, жар от ядерного реактора.

Особняком стоят солнечные батареи, где в качестве исходной энергии используют свет, а не тепло или механическую энергию.

Но вернёмся к «ветрякам», чей принцип работы состоит в следующем. Сила ветра вращает пропеллер, приводящий в движение вал мотора-генератора. Вместе с валом синхронно крутится ротор двигателя, на котором установлены постоянные магниты. Магнитное поле, проходя через обмотку статора, наводит в ней переменный ток за счёт изменения силы магнитного потока, проходящего через витки катушек, из которых и собрана обмотка. Переменное электрическое напряжение подаётся на электронную схему, где оно преобразуется в постоянное. От постоянного тока и работают многочисленные приборы и устройства, которым он и нужен.

Генератор для дачи или походных условий, вырабатывающий переменный ток напряжением 220 В, изготовить сможет каждый. Чем внушительные габариты конструкции, тем большую эффективность отдачи получит конкретный пользователь. Не проблема изготовить генератор, вырабатывающий один или несколько киловатт электроэнергии в час. Электричество, получаемое от такой установки, способно запитать практически все электроприборы в доме, включая и садово-огородную технику.

Ветрогенератор устанавливают как можно выше – на уровне конька крыши. Там сила ветра достигает максимальных значений, указанных в прогнозе погоды.

Установка отдалённо напоминает флюгер с пропеллером, благодаря чему данная конструкция поворачивается туда, куда дует ветер. Это необходимо, чтобы максимально задействовать его силу, скорость.

Горизонтальный пропеллер поворачивается при помощи хвостовика, расположенного на задней части установки. Вертикальному же хвостовик не нужен – его лопасти располагаются таким образом, что сам пропеллер заведётся практически с пол-оборота, с какой бы стороны ни подул ветер.

Чтобы ветряная установка работала с максимальной эффективностью, необходима частота вращения от 3000 оборотов в минуту. Для генераторов, производящих переменный ток, такая частота соответствует значению в 50 герц, характерному для отечественных промышленных энергоустановок. Раскрутив мотор-генератор, весящий порядка 10 кг, не проблема получать 2 кВт ежечасно.

Из чего можно сделать?

Основной элемент любой модели ветряной электростанции – мотор-генератор. Он работает как мотор – постоянный или переменный ток заставляет крутиться ротор (а с ним и вал) установки. Работа наоборот – в качестве генератора – также возможна.

Среди двигателей, использующихся и как генераторы, различают коллекторно-щёточные, бесколлекторные асинхронные и шаговые. Именно эти три типа моторов пользуются популярностью у любителей, собирающих ветроустановки своими руками.

В коллекторном двигателе обмотки ротора (якоря) располагаются в постоянном магнитном поле статорных магнитов. Постоянное напряжение, снимаемое с выводов такого двигателя при раскручивании его вала с якорем, передаётся от токоведущих контактов якоря через щётки. Сами щётки и являются слабым местом такого двигателя – они быстро вырабатывает свой ресурс. Как правило, такой генератор находится под постоянной нагрузкой, при движении якоря щётки искрят. Несколько дней непрерывной работы такой установки способны полностью износить щётки, вследствие чего потребуется замена последних.

Использование щёточных двигателей в качестве генератора при постоянной активной нагрузке нецелесообразно.

Лучшим вариантом является бесщёточный движок. В нём ротор с магнитами вращается в пространстве между статорными обмотками. Сами обмотки остаются неподвижными, им не нужны скользящие контакты. Благодаря такому простому решению установка может работать десятилетиями — важно лишь раз в сезон или в полгода смазывать подшипники двигателя, отвечающие за идеальное, без люфта, вращение ротора. Популярные решения на основе бесколлекторного двигателя – асинхронный или шаговый – доступны практически каждому домашнему «самодельщику».

Асинхронный двигатель применяется в электроинструментах – например, в точильном станке. Шаговый можно встретить в самых разнообразных устройствах – от мотор-колеса велосипеда до механического привода принтера или дисковода.

Особняком стоит переменный щёточный двигатель, используемый в перфораторах, болгарках, шуруповёртах, электролобзиках, электрорубанках. Их недостаток – необходимость удаления щёток и проточка ротора под неодимовые магниты. В результате из действующих обмоток остаётся лишь обмотка статора — роторная же удаляется полностью.

Пропеллер ветряной установки можно изготовить из пластиковых труб для канализации, ПЭТ-бутылок и похожего вторсырья. Чем он легче и прочнее — тем меньшая сила ветра потребуется для его раскручивания.

Ветряной генератор, изготовленный из вентилятора, потребует проточки ротора под неодимовые магниты. Конструкция мотора бытового вентилятора не рассчитана на получение электрического тока путём раскручивания ротора. Под такую же переделку подпадает и компьютерный кулер (охладитель микросхем) — вентилятор системного блока ПК или ноутбука.

Тракторный или автомобильный генератор использует дополнительную обмотку возбуждения, питающуюся от аккумулятора самой машины. Чтобы генератор выдал, например, переменный ток в 135 ампер напряжением 15 вольт, роторная обмотка возбуждения после включения зажигания потребляет постоянный ток от 3 А напряжением 12,6-14 В. Основным источником энергии для генератора по-прежнему является коленвал двигателя внутреннего сгорания, работающего на бензине, дизельном топливе или метане/пропане. Тракторный или автомобильный генератор потребует удаления обмотки возбуждения и установки вместо неё неодимовых магнитов.

Что потребуется?

Наиболее распространённый вариант — использовать для самодельного генератора двигатель стиральной машины. Если в наличии нет старой «стиралки», найти такой движок можно у старьёвщиков на хозяйственном рынке, в ближайшем сервис-центре бытовой техники или специализированном магазине. Не проблема заказать такой двигатель из Китая.

В основном в стиральных машинах используют бесколлекторный асинхронный движок.

И новый, и бывший в употреблении проработают долго. Мощность на 200 ватт легко переделывается под киловатт и более.

Материалы

Для сборки генератора, кроме мотора, нужны:

  • неодимовые магниты размером 20, 10 и 5 мм (всего 32);
  • выпрямительные диоды или диодный мост с током на десятки ампер (соблюдайте правило двукратного запаса по мощности);
  • эпоксидный клей;
  • холодная сварка;
  • наждачка;
  • жесть от боковины консервной банки.

Магниты заказываются по сети из Китая.

Инструменты

Ускорит процесс изготовления следующий инструментарий:

  • токарный станок;
  • ножницы;
  • отвёртка с насадками;
  • пассатижи.

При отсутствии токарного станка обратитесь к знакомому, умеющему работать на таком станке.

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.

Задача инвертора – преобразовать постоянное напряжение порядка 12 вольт, взятое с аккумулятора, в переменное, порядка 220.

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.

Этапы изготовления

Для изменения конструкции асинхронного мотора сделайте следующее.

  1. Разберите мотор и выньте ротор.
  2. Удалите пластины с якоря ротора. Подрежьте их на глубину до 2 мм.
  3. Проточите пазы глубиной до 5 мм — под магниты.
  4. Разметьте полосу жести под магниты. Они должны одинаково отступать друг от друга — это предотвратит ненужную потерю мощности установки.
  5. Прикрепите их к этой полосе жести на суперклей. Зафиксируйте полосу с магнитами на якоре.
  6. Заполните пространство между магнитами холодной сваркой или эпоксидным клеем.
  7. Заусенцы и неровности на роторе удалите с помощью наждачной бумаги.
  8. Проверьте — и при необходимости замените — подшипники и болты двигателя.

Соберите мотор-генератор. Устройство готово к дальнейшему монтажу. Для проверки устройства зажмите его вал в патроне дрели или шуруповёрта и разгоните до 1000 оборотов в минуту.

Напряжение на концах обмотки от 110 вольт можно считать подходящим.

При меньшей величине ошибка кроется в неравномерном чередовании магнитов в любой точке окружности вращения якоря.

Для сборки ветроустановки сделайте следующее.

  1. Из трубы ПВХ диаметром в 11-16 см вырежьте одинаковые куски, по длине соответствующие будущим лопастям.
  2. На каждом отрезке проведите произвольную линию и отступите от неё с обеих сторон 22 мм. Соответственно, ширина одной лопасти достигнет 44 мм. Повторите это же действие для противоположного торца отрезка.
  3. Соедините напрямик крайние точки с одной из сторон центральной линии.
  4. Нанесите с другой стороны очертания будущей лопасти.
  5. Вырежьте получившуюся лопасть и закруглите её свободный конец путём затачивания. Повторите вышеперечисленные действия для остальных лопастей.
  6. Прикрепите лопасти к ступице, используя переходник-втулку. В качестве крепежа подойдут болты с гайками и пружинящими шайбами. Ширина каждой лопасти по всей длине колеблется от 44 до 88 мм.

Этого хватит, чтобы ветер со скоростью от 3 м/с закрутил крыльчатку. Полученная конструкция должна быть отбалансирована — правильная балансировка предотвратит образование мёртвых точек, тормозящих генератор при вращении пропеллера.

Мотор-генератор с установленной крыльчаткой может быть помещён в защитный рукав, предохраняющий его от атмосферных осадков. Оставаясь сухим при любой погоде, защищённый от дождя и снега генератор прослужит долгие годы. Для сборки защитного кожуха сделайте следующее:

  1. в трубе диаметром от 7,5 см вырежьте продольную канавку шириной 2 см;
  2. обрежьте задний конец разрезанной трубы под углом в 45 градусов;
  3. поместите мотор-генератор с пропеллером в эту трубу и зафиксируйте её на нём.

Для свободного поворота двигателя потребуется шарнирное соединение на основе шарикоподшипников, наподобие имеющегося в бытовом вентиляторе. Оно может поворачиваться бесконечно в любую из сторон.

Чтобы кабель, с помощью которого снимаются наведённые в обмотке статора токи, не наматывался и не перекручивался, соединение в шарнире должно быть скользящим, но обеспечивающим надёжный, устойчивый электрический контакт мотора-генератора с далее расположенными функциональными узлами схемы.

Лучший контакт дадут позолоченные клеммы, извлечённые из любой старой техники.

Применение щёточно-графитного контакта неоправданно — графит имеет электрическое сопротивление на порядок выше, чем у алюминия и стали, и мощность установки заметно упадёт. Шарнир устанавливается на основе из куска профильной трубы. После сборки проверяют, не заедает ли получившийся поворотный механизм, не крутится и не перетирается ли кабель.

Обеспечив скользящий контакт и свободный поворот установки по ходу ветра, к дополнительному внешнему корпусу мотора крепят хвостовик, изготовленный, например, из пластиковой водопроводной трубы и куска листового пластика или алюминия.

В качестве опоры используют круглую или профильную трубу, один конец которой забетонирован в земле — не менее чем на метр. Чтобы опора не покосилась со временем от урагана, её дополняют тремя или шестью растяжками, сходящимися в центре под одним и тем же углом и направленными в разные стороны.

Закончив сборку мотор-генераторной части, рядом с мотором при необходимости монтируют диодный выпрямитель. Потери тока в проводах значительно можно снизить, применив повышающий трансформатор, расположенный вблизи генераторной установки — как в линиях, передающих на большие расстояния промышленную электроэнергию.

Контроллер заряда, батарею и инвертор включают далее по схеме. Ветроэлектрическая установка полностью собрана и готова к работе.

Рекомендации

Самодельный ветряк для частного дома вырабатывает постоянное или переменное напряжение от нескольких десятков вольт, представляющее для человека повышенную опасность. Токоведущие контакты и провода должны быть надёжно заизолированы — дождевая вода является подкисленной средой, неплохо проводящей электрический ток.

Работы на токарном станке или болгарке выполняются в защитных очках и перчатках. Запрещается собирать схему при работающем ветряке.

Энергия ветра непостоянна. Лучшим решением окажется тихоходный генератор, имеющий не один десяток магнитов и катушек. Чем больше катушек – тем толще должен быть обмоточный провод. Слишком тонкое сечение из-за суммарного сопротивления в десятки ом снизит полезную мощность генератора ещё в несколько раз. Для серьёзной нагрузки – например, от электроплиты или стиральной машины – при 220 вольтах потребуется ток до 10 А.

Конструкция самодельного генератора – если не используется переделанный под выработку электричества двигатель – должна быть идеально ровной и симметричной. Перед монтажом катушек и магнитов сама «вертушка» должна быть отцентрована. Не имеет значения, что используется – отслужившие своё компакт-диски или самодельная уменьшенная копия ветряной мельницы, малейший дисбаланс уже недопустим.

Старайтесь добиться минимального шума – в идеале он должен отсутствовать. Если на вашу, не смазанную в месте подшипников установку пожалуются из-за постоянного скрипа и стука при вращении, подобная жалоба может повлечь проблемы с законом, особенно ночью. Остальные поводы заявить на вас как на владельца ветроустановки незначительны – ветряки полностью законны, т. к. владелец данного устройства не производит с его помощью электричество в промышленных масштабах, как это делают в Европе и Америке.

Установка не должна оказаться слишком высокой – выше столбов, по которым проходят ЛЭПы. В каждом городе, дачном посёлке или сельском поселении действует ограничение на высоту сооружаемых конструкций.

Например, чтобы поставить 40-метровую башню для сотовой базовой станции, требуется ряд разрешений и проверок со стороны регулирующих госструктур. То же самое относится к ветрякам.

Правильно и крайне ответственно подойдя к решению проблемы с электричеством при помощи ветрогенератора, потребитель избавится от простоев, связанных с перебоями электроснабжения. Всегда лучше сработать на опережение – в рамках закона – чем годами ждать обещанного властями.

Как сделать ветрогенератор своими руками, смотрите далее.

Источник https://generatorexperts.ru/alternativnye-istochniki/vetryanoj-svoimi-rukami.html

Источник https://stroy-podskazka.ru/generatory/vetro-svoimi-rukami/

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *