Сделать ветрогенератор в домашних условиях. Сделаем ветряной генератор своими руками. Как сделать вертикальный ветрогенератор

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

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

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*V ³, 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

))

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.

В плане ветроэнергетических ресурсов Россия занимает довольно двойственное положение. С одной стороны, на ее долю приходится огромная площадь, богатая равнинными местами. С другой — ветры здесь медленные, имеют низкий потенциал. Они могут быть довольно буйными в местах, где проживает мало людей. В соответствии с этим становится актуальной задача обустройства самодельного ветрогенератора.

Источник электричества

Как минимум 1 раз в год увеличиваются тарифы на услуги электроэнергии, зачастую — в несколько раз. Это бьет по карману граждан, зарплата которых не растет столь же стремительно. Домашние умельцы раньше прибегали к простому, но довольно небезопасному и незаконному способу экономии на электроэнергии.

Они прикрепляли к поверхности расходомера неодимовый магнит, после чего тот приостанавливал работу счетчика.

Если указанная схема изначально работала слаженно, то в дальнейшем с ней возникали проблемы. Объяснялось это несколькими причинами:

Всё это подтолкнуло людей к поиску альтернативных источников электроэнергии, к примеру, ветрогенераторов. Если человек проживает в областях, где регулярно дуют ветры, такие приспособления становятся для него «палочкой-выручалочкой». Устройство использует силу ветра для получения энергии.

Корпус оснащен лопастями, приводящими в движение роторы. Электроэнергия, полученная таким образом, трансформируется в постоянный ток. В дальнейшем она переходит к потребителям либо накапливается в аккумуляторе.

Самодельный ветрогенератор может выступать в качестве главного или дополнительного источника энергии. В качестве вспомогательного устройства он может греть воду в бойлере либо подпитывать домашние светильники, тогда как вся остальная электроника работает от главной сети.

Возможна работа таких генераторов и в качестве главного источника там, где дома не подключены к электричеству. Здесь устройства подпитывают:

• лампы и люстры;
• отопительное оборудование;
• бытовую электронику.

Ветровая электростанция способна подпитывать низковольтные и классические приборы. Первые работают от напряжения 12−24 Вольт, а ветрогенератор способен обеспечивать мощность на 220 Вольт. Он изготавливается по схеме с использованием инверторных преобразователей. Электричество накапливается в его аккумуляторе. Есть модификации на 12−36 Вольт. Они отличаются более простой конструкцией. Для них применяются стандартные контроллеры заряда аккумулятора. Чтобы обеспечить обогрев жилища, достаточно сделать ветрогенераторы своими руками нa 220 В. 4 кВт — это мощность, которую обеспечит их двигатель.

Особенности изделия

Создавать ветряк своими руками выгодно. Достаточно узнать, что заводские изделия мощностью не больше 5 кВт стоят до 220000 р. , как становится ясно, насколько лучше использовать доступные материалы и сделать их самостоятельно, ведь благодаря этому удастся сэкономить немало средств.

Безусловно, заводские модификации редко ломаются и являются более надежными. Но уж если поломка случится, придется потратить огромные суммы на покупку запасных узлов.

Магазинные модели часто недоступны большинству граждан. Чтобы окупить затраты на покупку такого устройства, требуется от 10 до 12 лет, хотя отдельные виды устройств и отбивают эти расходы чуть раньше. Сделав ветрогенератор 2 кВт своими руками, можно получить далеко не самую совершенную конструкцию, но в случае поломки ее удастся легко отремонтировать самостоятельно. Миниатюрный ветряк малой мощности способен собрать без проблем любой человек, который умеет обращаться с инструментами.

Ключевые узлы

Как говорилось, ветряной генератор можно сделать в домашних условиях. Надо подготовить определенные узлы для его надежного функционирования. Они включают:

1. Лопасти. Изготавливать их можно из разных материалов.
2. Генератор. Его тоже можно собрать собственноручно или же купить готовый.
3. Хвостовая зона. Используется для движения лопастей по направлению вектора, обеспечивая предельно возможный КПД.
4. Мультипликатор. Увеличивает скорость вращения ротора.
5. Мачта для крепежа. Она играет роль элемента, на котором зафиксированы все указанные узлы.
6. Натяжные тросы. Необходимы для фиксации конструкции в целом и защиты от разрушения под воздействием ветра.
7. Аккумулятор, инвертор и контроллер заряда. Способствуют преобразованию, стабилизации энергии и ее накапливанию.

Новичкам следует рассматривать простые схемы роторного ветрогенератора.

Инструкция по изготовлению

Ветряк можно изготавливать даже из пластиковых бутылок. Он будет крутиться под действием ветра, издавая при этом шум. Возможных схем обустройства таких изделий существует много. Ось вращения допустимо располагать в них вертикально или горизонтально. Эти устройства используются в основном для борьбы с вредителями на приусадебном участке.

Самодельный ветрогенератор похож на бутылочный ветряк по конструкции, но размеры его больше, и он отличается более основательной конструкцией.

Если к ветряку для борьбы с кротами на огороде приделать мотор, он сможет давать электроэнергию и подпитывать, например, светодиодные светильники.

Сборка генератора

Для сборки ветряной электростанции обязательно потребуется генератор. В его корпус необходимо поставить магниты, которые будут обеспечивать электроэнергию в обмотках. Такой тип устройства имеют отдельные виды электродвигателей, к примеру, которые установлены в шуруповёртах. Но изготовить из шуруповерта генератор не удастся. Он не обеспечит необходимой мощности. Его хватит разве что на подпитку небольшой светодиодной лампы.

Из автомобильного генератора ветряную электростанцию тоже вряд ли получится сделать. Объясняется это тем, что в данном случае применяется обмотка возбуждения, получающая питание от аккумулятора, почему он и не подходит для этих целей. Следует подбирать самовозбуждающийся генератор оптимальной мощности либо купить готовую модель. Эксперты рекомендуют приобретать его в готовом виде, т. к. это устройство обеспечит высокий КПД, но никто не мешает сделать его своими руками. Предельная мощность у него будет находится на уровне 3,5 кВт.

Что потребуется взять:

Ставят ротор и статор и на дистанции 2 мм. Обмотки объединяют таким образом, чтобы получился 1-фазный источник переменного тока.

Создание лопастей

В ветреную погоду из готового устройства можно добывать 3,5 кВт мощности. При средней интенсивности воздушного потока этот показатель составляет не более 2 кВт. Устройство бесшумное, если сравнивать с моделями на электродвигателе.

Следует подумать о месте монтажа лопастей. В рассматриваемом примере изготавливается простая модификация ветрогенератора горизонтального типа с тремя лопастями. Можно попробовать изготовить вертикальной вариант, но КПД у него будет пониженным. В среднем он составит 0,3. Единственным преимуществом такой конструкции будет возможность работы при любом направлении ветра. Простые лопасти изготавливаются с помощью таких материалов:

Одно дело — изготовить своими руками лопасти для ветрогенератора, и совсем другое — обеспечить сбалансированность конструкции. Если все нюансы не будут учтены, сильный ветер без особого труда разрушит мачту. Как только лопасти будут изготовлены, вместе с ротором их устанавливают на монтажную площадку, где будет закреплена хвостовая часть.

Запуск и оценка эффективности

Даже если ветрогенератор был изготовлен по всем правилам, ошибочный выбор места для размещения мачты может сыграть злую шутку с мастером. Элемент должен стоять вертикально. Генератор вместе с лопастями лучше разместить как можно выше — там, где «гуляют» сильные ветры. Поблизости не должно располагаться домов, любых крупных зданий, отдельно растущих деревьев. Всё это будет загораживать потоки воздуха. Если обнаружены какие-либо помехи, следует разместить генератор на определенном расстоянии от них.

После того как установка начнёт работать, следует подсоединить мультиметр к ветви генератора и проверить, имеется ли напряжение. Систему можно считать готовой к полноценной эксплуатации. После этого остается выяснить, какое напряжение поступит в жилище и каким образом это будет происходить.

Процесс подключения в доме

После обустройства практически бесшумного ветряка с хорошей мощностью необходимо подключить к нему бытовые приборы. Собирая собственноручно такое устройство, следует позаботиться о покупке инверторного преобразователя с эффективностью 99%. В таком случае потери на переход постоянного тока в переменный будут наименьшими, а в корпусе будут присутствовать три узла:

1. Аккумуляторный блок. Способен впрок накапливать энергию, которая генерируется устройством.
2. Контроллер заряда. Обеспечивает более продолжительный срок службы аккумуляторных батарей.
3. Преобразователь. Трансформирует постоянный ток в переменный.

Можно устанавливать оборудование для питания осветительных приборов и бытовой техники, которые могут функционировать на напряжении 12−24 Вольт. Потребность в инверторном преобразователе в таком случае отсутствует. Для приборов, позволяющих готовить пищу, лучше задействовать газовое оборудование с питанием от баллона.

При наличии дома, старого кулера от компьютера, можно соорудить отличную ветровую установку, которая будет производить электричество. Мини ветрогенератор — отличная вещь, особенно для местности с частыми и сильными ветрами. Об особенностях и технологии его изготовления узнаем далее.

Как сделать мини ветрогенератор своими руками

Начинать работу над мини ветрогенератором следует с изготовления чертежей будущей ветровой установки. Кроме того, следует подготовить материалы в виде:

• толстой бутылки из пластика;
• старого охладительного кулера или вентилятора, от его размеров и мощности, напрямую зависит мощность самого генератора;
• слаботочный провод в количестве 5-8 метров;
• деревянный брус, сечение и размеры которого определяются индивидуально;
• две стальные трубы, которые заходят одна в одну;
• диоды;
• клей на эпоксидной основе и супер клеевой состав;
• крепежные элементы в виде затяжных галстуков;
• старый СД диск.

Прежде всего, начать работу нужно с поиска подходящего охладительного механизма. Предлагаем использовать кулер от старого компьютера. Изначально кулер разбирается, пропеллерная его часть находится на электрическом двигателе. Чаще всего, он фиксируется на стопорном кольце, оно находится под уплотнителем из резины. После демонтажа кольцевого уплотнителя, снимите лопасти на вентиляторе.

Далее следует процесс пайки кабелей, обеспечивающих работу генераторной установки. На медных катушках вентилятора находятся два соединения для проводов, они являются коннекторами на катушках. Один из участков отличается наличием подсоединяемого провода из меди, а второй имеет два провода. Два провода соединяются с ножками одного провода методом пайки.

На следующем этапе создания небольшого ветрогенератора, выполняется создание выпрямителя. Основной функцией данного прибора является преобразование переменного тока в постоянный. Для этих целей потребуется наличие четырех диодов, они обрезаются таким образом, чтобы одна пара от черной отметки осталась с 10 см отрезком. Длинный конец диода загибается, таким образом, получится п-образное соединение. Все диоды соединяются между собой методом спаивания. Для тестирования ветрового генератора, подсоедините к нему диоды, если светодиод работает, то ветрогенератор функционирует правильно. Наружная пластиковая часть кулера удаляется, для обработки всех неровностей, используйте нож.

Далее следует процесс изготовления лопасти ветрогенератора. Для изготовления лопастей, используйте старую бутылку, например, из-под шампуня. Верхняя и нижняя части бутылки срезаются. Получится изделие цилиндрической формы, его нужно разрезать вдоль. Предварительно изготовьте чертеж в виде лопастей, согласно ему, вырежьте из бутылки лопасти для ветрогенератора. Учтите, что конечная часть лопастей должна быть срезана под углом в сто двадцать градусов. Далее следует процесс фиксации лопастей на кулере.

На следующем этапе выполняется изготовление хвостовика ветряка. Для фиксации мотора используется брус, выполненный из дерева. Его вращение выполняется с помощью стальных трубок. Для изготовления хвостовика используйте ненужный диск. Деревянный брусок оборудуется сквозным отверстием, его диаметр должен быть чуть больше диаметра стальной трубы. При не плотной установке трубки, зафиксируйте ее с помощью клея на эпоксидной основе. На конечной части бруска обустраивается пропил для монтажа диска. Место, на котором соединяется мотор с бруском, необходимо также обработать клеевым составом. Провода и пайку, рекомендуется также покрыть клеем, для предотвращения появления коррозии.

Далее следует процесс, на котором изготавливается опора. Для ее сооружения используйте две трубки. Одна из них зафиксирована на деревянном бруске, а вторая устанавливается в соотношении с вращением. Для их соединения можно использовать подшипники, а для улучшения скольжения воспользуйтесь фторопластом.

Мини ветрогенератор своими руками из моторчика

Предлагаем вариант изготовления ветрогенератора от мотора из старого принтера. Данная модель отличается средней производительностью и работает, даже при малейшем ветре. Для работы ветрогенератора потребуется также аккумулятор, максимальная мощность прибора составляет 100мА.

В качестве основной детали ветряка используется моторчик, от неработающего принтера струйного типа. Предварительно принтер необходимо разобрать и вынуть из него мотор.

Для фиксаторов лопастей используется транзистор. Его необходимо просверлить в соотношении с размером устанавливаемого вала. Далее все детали фиксируются с помощью клеевого состава на эпоксидной основе. Кроме того, с помощью данного состава обеспечивается защита особо важных частей устройства от влаги и непогоды.

Используя отрезок пластиковой трубы, диаметром около 12 см, вырежьте лопасти для ветряка. Для этих целей используется отрезная машинка. Оптимальное значение ширины детали составляет 90 мм, отверстия сооружаются специальным приспособлением, а затем вал устанавливается на генераторный мотор с помощью винтовых соединений.

В качестве основы для изготовления ветряка используется труба диаметром 55 мм. Для изготовления хвоста используйте фанеру. Мотор устанавливается внутри трубы, Далее выполняется сооружение выпрямителя. Так как мотор не воспроизводит большое количество электричества при небольшом ветре. Таким образом, удается применить схему удвоения, включаемую последовательно.

Схему устанавливается в полиэтиленовый пакет и устанавливается во внутрь трубы вместе с выпрямителем. Далее выполняется фиксация мотора с помощью проволоки. Кроме того, все отверстия заделываются силиконовым пистолетом. Одно отверстие используется для стока воды, а второе для испарения конденсатных масс.

Для фиксации хвоста ветрового генератора используется болт и проволока. Таким образом, удастся надежно зафиксировать установку. Следите за жесткостью полученных соединений.

Для того, чтобы соорудить мачту для установки ветряка используйте брусья, соединенные между собой с помощью саморезов. Зафиксируйте ветряк на мачте и установите на предварительно отведенное место. С помощью такой установки удается зарядить мобильный телефон или организовать подсветку.

Делаем мини ветрогенератор своими руками

Перед началом работы над ветровым генератором, необходимо определиться с количеством ветров в вашем климатическом регионе. Серо-зеленые — безветренные зоны подразумевают использование исключительно ветрогенераторов парусного типа. При необходимости в обеспечении постоянного тока, к ним добавляется прибор в виде бустрера. Данное устройство выполняет функцию выпрямителя, а также стабилизирует напряжение. Также потребуется наличие зарядного устройства, высокомощной батареи, преобразователя. Стоимость изготовления данной установки запредельно высокая и не всегда оправдывается.

В зонах со слабыми ветрами, обозначенных желтым цветом, возможен вариант изготовления ветрогенератора тихоходного типа. Данные устройства отличаются хорошей производительностью.

Для ветреных регионов подойдут любые ветровые установки. Чаще всего, используются приборы вертикального типа — лопастники или парусники.

Для того, чтобы выполнить расчеты по определению мощности ветровой установки, необходимо учесть такие факторы как:

• постоянная скорость ветра в том или ином регионе;
• воздух является сплошной средой, поэтому от качества и производительности ротора зависит мощность ветрогенератора;
• воздушные потоки обладают кинетической энергией.

Предлагаем рассмотреть особенности парусных ветрогенераторов. Данные устройства изготавливают из износостойкого материала, которые отлично противостоят ветрам. Если вы решили изготовить такую установку самостоятельно, то необходимо прежде всего, провести ряд подсчетов, связанных с данными приборами.

В качестве материалом для изготовления ветрогенератора, можно использовать различные железки, которые завалялись у вас дома. Самый дорогостоящий элемент — аккумулятор. Его мощность определяет размеры установки и ее производительность.

Самодельный ветрогенератор аксиального типа изготовить в домашних условиях довольно просто. Начинать работу следует с мачты. Для ее изготовления чаще всего используют трубы, по диаметру они должны быть разными. Для соединения труб между собой используется сварочный аппарат. Мачта устанавливается на забетонированную площадку. При этом, несколько ее метров углубляются в землю, для получения устойчивой конструкции. На отдельных деталях установки нужно наклеить два магнита, Для более прочной фиксации они дополнительно заливаются с помощью эпоксидной смолы.

Далее следует процесс изготовления формы и фанеры. Для этих целей используются катушки, соединенные между собой фазой. Процесс изготовления статора выглядит таким образом: на ранее вырезанный квадрат из фанеры устанавливается вощеная бумага. Далее следует монтаж фанеры, на которой предварительно вырезаны отверстия под монтаж статора. Далее следует процесс монтажа кружка из стеклоткани и устанавливаются катушки.

После этого, производится извлечение готового статора из ранее подготовленной формы. Для изготовления винта используется дюралюминиевая труба. Винт изготавливается диаметром в один метр. Для вырезания лопастей используйте электрический лобзик. В центральной части установки оборудуйте отверстие, с помощью которого будет фиксироваться винт на генераторе.

Ветрогенератор имеет смещенный по отношению к оси хвостовой элемент. При сильных порывах ветра происходит давление на поверхность ветрового генератора и он смещается в сторону. Данная схема позволяет защитить устройство от сильных ветров. Данная модель ветрогенератора позволяет вырабатывать достаточное количество энергии для обеспечения уличной подсветки дома. Сделать ветрогенератор не сложно, главное условие получения качественного прибора — сопоставление силы ветра в вашем регионе с его мощностью.

Технология изготовления мини ветрогенератора своими руками

Для ветрогенератора изготовления необходим минимальный запас инструментов и материалов. Предлагаем вариант сооружения мини ветрогенератора для дачи. Данный прибор способен обеспечить небольшой дом с минимальным количеством электроприборов — электричеством.

Для изготовления такого ветрогенератора потребуется прежде всего диск, на котором устанавливаются магниты. Далее следует процесс наматывания медных катушек, которые заливаются с помощью смолы. Для осуществления вращения, генератор устанавливается на ранее предусмотренном основании.

Данные ветрогенераторы отличаются хорошей производительностью и качественной работой. Соотношение магнита с полюсами составляет два к трем, если ветрогенератор имеет две фазы, для однофазного устройства достаточно соотношение один к трем. Все полюса соотносятся между собой в зависимости от используемых вариантов катушек.

Мощность ветрового генератора определяется прежде всего размерами используемых в его конструировании магнитов. В качестве мачты под генератор достаточно использования стальной трубы или бревна. Аккумуляторы не обязательно использовать новые, сгодятся и любые, подходящие по мощности приборы.

Возможен вариант изготовления сразу нескольких ветрогенераторов, при этом, каждый из них будет выполнять определенные функции — один обеспечивает жилище светом, второй отвечает за работу телевизора, а третий — за ночное освещение.

Из-за постоянного роста цен на потребляемую электроэнергию большинство предприимчивых людей задумываются об альтернативных источниках энергии, которые могут быть изготовлены в домашних условиях. В некоторых регионах нашей страны в качестве такого средства удобнее всего использовать ветровой генератор (смотрите рисунок ниже по тексту).

При рассмотрении вопроса о том, как сделать ветрогенератор, необходимо помнить о том, что для обеспечения электричеством даже небольшого строения потребуется мощный агрегат, стоимость которого может оказаться «неподъёмной». По этой причине большинство пользователей выбирают простейший вариант этого устройства, пригодный для питания не очень энергоёмких потребителей.

Экономичность этих устройств (в отличие от традиционного бензогенератора), как правило, не вызывает у них каких-либо сомнений.

Возможности и назначение

Перед изготовлением ветрогенератора своими руками следует тщательно просчитать все возможные издержки, связанные со сборкой и эксплуатацией этого агрегата (иначе с эффективностью его работы). Для этого необходимо заранее определиться с тем, для каких нужд он предназначается, то есть обозначить круг потребителей генерируемой энергии мощностью порядка 1 квт.

Обычно такие агрегаты используются как дополнительные источники энергии, которых достаточно для того, чтобы:

• Обеспечивать электроэнергией отопительную систему не очень высокой мощности;
• Самому подогреть в случае необходимости некоторое количество воды;
• Освещать отдельные зоны отдыха и прогулочные дорожки (при наличии аккумуляторных устройств).

Перед тем, как сделать электрогенератор своими руками, необходимо также выяснить особенности розы ветров в данном регионе, что очень важно для выбора основных параметров его механизма.

Так, для большинства регионов нашей страны, где ветра не отличаются постоянством и достаточной интенсивностью, целесообразнее использовать самодельный агрегат, рассчитанный на сравнительно низкое напряжение (не более 12 Вольт).

Мощность генератора в этом случае будет ограничена (не более 1-3-х киловатт), что объясняется инерционностью процессов, протекающих в слишком массивных и энергоёмких устройствах.

Для их «раскрутки» потребуется «мощный» вращающий импульс, который в случае слабых ветров не удастся получить даже при лопастях большого размера. Простой, не очень габаритный и малоинерционный прибор – вот оптимальный вариант изготовления элекрогенератора своими руками в бытовых условиях (смотрите фото далее по тексту).

Обратите внимание! Такие генераторы для ветряка, своими руками собранные за городом, можно будет использовать при отключении электропитания 220 Вольт с целью зарядки мобильного телефона и других гаджетов.

Часть деталей будущего электродвигателя можно будет взять уже готовыми, переделав их соответствующим образом.

Выбор конструкции и деталей

При выборе конструкции генераторной ветроустановки следует исходить из климатических условий, характерных для данной местности. Так, для областей с низкой ветровой активностью оптимально подходят генераторы вэу, оснащённые лопастями парусного типа (его внешний вид приведён на рисунке ниже).

В регионах с сильными ветровыми нагрузками самодельный ветрогенератор для дома чаще всего делают в виде вертикально размещённого устройства ограниченной мощности.

Несмотря на то, что ветрогенераторы с вертикальной осью вращения в изготовлении несколько дороже своих горизонтальных аналогов, зато они лучше переносят сильные ветровые нагрузки. Для их изготовления могут применяться самодельные лопасти, собранные из подручных средств (некоторые умельцы приспособились делать их из бочки, разрезанной на отдельные металлические фрагменты).

Более производительные «уловители» ветра целесообразнее покупать готовыми и приспособить их к генератору, в качестве которого можно использовать переделанный мотор от принтера. В любом случае перед началом работ следует проработать эскиз будущего генератора, на котором должна быть изображена подробная схема сборного агрегата.

Дополнительная информация. При выборе покупных лопастей следует исходить из того, что самыми дешёвыми считаются так называемые «парусники».

На их основе проще всего изготавливается вертикальный ветрогенератор.

Для завершения описания возможных конструкций добавим, что будущее устройство может быть сделано из автомобильного стартера или любого отслужившего свой срок автогенератора. Рассмотрим каждый из предлагаемых вариантов изготовления электрогенераторов своими руками более подробно.

Генератор из сканера

Перед тем, как самостоятельно изготовить простейший ветрогенератор 2 Квт, например, потребуется подобрать подходящий для этих целей мотор соответствующей мощности.

В этом случае для сборки ветрогенератора для дома своими руками можно будет воспользоваться старым, но ещё не отработавшим свой срок двигателем от сканера (смотри фото ниже).

Перед тем, как собирать горизонтальный ветрогенератор, рекомендуется обратить внимание на следующие важные моменты:

• При скорости вращения его ротора 200-300 об./мин напряжение удастся поднять максимум до 12 вольт, а вырабатываемая им мощность составит не более 3-х Ватт;
• Этого будет достаточно лишь для заряда аккумулятора небольшой емкости;
• Для сборки более мощного устройства число оборотов придётся поднять до 1000, но в этом случае потребуется редуктор;
• С другой стороны, если собранная передаточная цепочка содержит дополнительный элемент, то увеличивается тормозящий момент, что приведёт к снижению КПД всего устройства (уменьшению его отдачи).

При применении редуктора стоимость преобразователя существенно возрастает, что также должно учитываться при выборе его схемы. В ситуации, когда принято решение о сборке ветряного генератора своими руками без редуктора, исполнителю обязательно потребуются следующие узлы и детали:

• Небольшой по размеру и мощности мотор, снятый со старого сканера;
• Комплект любых выпрямительных диодов в количестве 8-ми штук, необходимых для сборки 2-х выпрямительных мостиков;
• Конденсатор ёмкостью не менее 1000 мкф (можно больше) и стабилизатор типа LM7812;
• Механические детали для изготовления лопастей и ступицы (пластиковая труба и алюминиевая заготовка).

На размещённом ниже рисунке приводится электрическая схема будущего генератора.

Из неё следует, что с выхода шагового двигателя наведённая в его обмотках ЭДС поступает на выпрямительный мостик с подключённым к его выходу сглаживающим фильтром (конденсатор С).

Обратите внимание! Поскольку мотор содержит две отдельных обмотки, для выпрямления переменного тока потребуется два диодных узла.

После сглаживающего электрического фильтра выпрямленное напряжение поступает на стабилизатор LM7812, на выходе которого формируется постоянное напряжение 12 Вольт (им при необходимости можно заряжать аккумуляторы АКБ).

Изготовление привода (лопастей)

В качестве приводного узла берётся алюминиевая пластина произвольной формы, удобная для осевой фиксации 3-х лопастей, разнесённых на 120 градусов (фото ниже).

Рабочие лопасти для ветрогенератора своими руками выпиливаются из обычной пластиковой трубы, на которой предварительно намечаются фломастером 3 заготовки длиной 50 см и шириной 10 см.

После вырезки их края просто обрабатываются надфилем и шкуркой, а затем они закрепляются на алюминиевой пластине-втулке, которая впоследствии крепится на валу двигателя вблизи его фланца.

После изготовления лопастной конструкции она фиксируется на валу посредством нескольких зажимных болтов, обеспечивающих жёсткую установку на миниатюрную электростанцию.

Дополнительная информация. Изготавливаемые вручную самодельные лопастные заготовки следует делать с запасом (их общее число может быть увеличено до четырёх или пяти).

Необходимость в этом объясняется тем, что со временем сделанный своими руками агрегат изнашивается, а при сильных порывах лопасти иногда ломаются. Для продления их жизни при изготовлении можно использовать более износостойкие материалы. Кроме этого варианта можно собрать ветрогенератор с лопастями, сделанными из сплавов алюминия.

Установка и настройка

Балансировка пластиковых лопастей осуществляется путём срезания излишков материала с концов, а угол наклона регулируется их изгибом под нагревом. Сам электрический генератор закрепляется болтами на отрезке пластиковой трубы, которая, в свою очередь, приваривается к вертикальной опоре.

Окончательная сборка генератора сводится к фиксации этой опоры внутри вертикально установленной мачтовой трубы с использованием подшипника. Благодаря такой установке, вся конструкция может свободно вращаться на 360 градусов вокруг своей оси.

Плата с электроникой закрепляется непосредственно на корпусе подвижного генератора, а напряжение с него снимается через токосъёмные кольца с комплектом щёток. Изготовленный своими руками ветрогенератор для частного дома закрепляется на высоте примерно 5-8 метров.

Ветряк вертикальной установки

Соорудить ветрогенератор своими руками на 220 вольт можно и в виде вертикально ориентированной конструкции, чертежи которой приводятся ниже.

Лопастями этой конструкции служат фрагменты железного бочонка небольшого размера, вырезанные по заранее подготовленному профилю. А в качестве основы, на которой они закрепляются, можно выбрать ступицу от генератора постоянного тока автомобиля.

Перед тем, как сделать генератор этого типа, необходимо учесть, что из-за малых оборотов исходной установки мощность генератора тока будет ограничена и вряд ли превысит 2-3 кВт. Для их увеличения потребуется изготовить или купить специальное преобразующее устройство с передаточным числом 1:12 (его называют мультипликатором или редуктором). При одном повороте лопастей на 360 градусов вал генераторного устройства будет делать 12 оборотов.

О том, как сделать электрогенератор своими руками из автомобильного генератора, в Интернете имеется достаточно информации. Там же указывается, что, несмотря на вносимую редуктором дополнительную нагрузку, она все же не превышает аналогичного показателя для автомобильной схемы со стартёром.

Лопасти для такого изделия можно вырезать из листа алюминия с соответствующими подготовленному профилю размерами. При установке на ветряк, используемый для отопления, например, их потребуется минимум 6 штук.

Генератор на магнитах

Ищущим информацию о том, как собрать генератор в обычных домашних условиях, следует знать о ещё одном распространённом способе его изготовления. Речь пойдёт о таком известном варианте исполнения как генератор на неодимовых магнитах.

Изготовить такой агрегат довольно просто. За его основу берётся ступица от колеса, служащая ротором, после чего на неё посредством специального состава наклеиваются порядка 20-ти неодимовых магнитов. Для большей прочности сверху они дополнительно заливаются эпоксидной смолой.

Обмотки статора изготавливаются в виде катушек с общем количеством витков порядка 1000-1200. Устройство на неодимовых магнитах 5 квт мощности, например, должно обеспечивать на выходе выпрямителя постоянный ток около 6-ти Ампер. Этого вполне достаточно для того, чтобы заряжать 12-вольтовый АКБ.

В заключение обзора, посвящённому тому, как сделать электрогенератор своими руками, отметим, что для его изготовления от исполнителя потребуется лишь немного умения и сосредоточенности. При условии внимательного изучения приведённых здесь материалов собрать генераторное устройство будет совсем несложно.

Видео

Самостоятельная сборка ветрогенератора в первую очередь предполагает создание самого генератора. И, как оказывается, это можно сделать легко из подручных средств.

Варианты изготовления

За длительное время существования альтернативной энергетики были созданы электрогенераторы самых разных конструкций. Их можно сделать своими руками. Большинство людей думает, что это трудно, так как требуется определенный объем знаний, различные дорогостоящие материалы и т.д. При этом генераторы будут очень низкой производительности по причине большого количества просчетов. Именно эти мысли заставляют желающих отказаться от идеи сделать ветряк своими руками. Но все утверждения являются абсолютно неправильными, и сейчас мы это покажем.

Умельцы чаще всего создают электрогенераторы для ветряка двумя методами:

1. Из ступицы;
2. Переделывают готовый двигатель под генератор.

Рассмотрим эти варианты более подробно.

Изготовление из ступицы

Самым разрекламированным среди всех вариантов является обычный самодельный дисковый генератор для ветряка, который создается с использованием неодимовых магнитов. Главными его преимуществами являются: простота сборки, не требует особых знаний, возможность не придерживаться точных параметров. Даже если будут допущены ошибки — это не страшно, так как в любом случае ветряком вырабатывается электричество и его можно довести до ума с приходом практики.

Итак, для начала нам нужно подготовить основные элементы для сборки ветрогенератора:

• ступица;
• тормозные диски;
• неодимовые магниты 30х10 мм;
• медная лакированная проволока диаметром 1,35 мм;
• клей;
• фанера;
• стеклоткань;
• эпоксидная или полиэфирная смола.

Самодельные дисковые генераторы делаются на основе ступицы и двух тормозных дисков от ВАЗ 2108. Можно с уверенностью говорить, что практически у любого хозяина найдутся в гараже эти части автомобиля.

На тормозных дисках мы расположим неомагниты. Их нужно брать в количестве, делимом на 4. Рекомендуемо применять 12+12 или 16+16 единиц. Это самые приемлемые варианты по эффективности и затратам. Располагать их нужно с чередованием полюсов. Статор нашего самодельного электрогенератора для ветряка также делается с использованием фанеры, которая выпилена по форме. Далее, на него устанавливаются намотанные катушки, и все заливается эпоксидной или полиэфирной смолой. Из стеклоткани рекомендуется вырезать два круга такого же размера, как и статор. Они будут закрывать верхнюю и нижнюю стороны для большей жесткости конструкции.

Неомагниты можно применять любой формы. Старайтесь заполнять полностью все колесо с минимальными зазорами между элементами. Катушки требуется наматывать так, чтобы общее количество витков было в пределах 1000-1200. Это даст возможность генератору выдавать при 200 об/мин 30 В и 6 А. Также будет значительно лучше делать их овальными, а не круглыми. Ветровой электрогенератор станет более мощным благодаря такому решению.

=»Неомагниты для ветрогенератора» width=»640″ height=»480″ class=»aligncenter size-full wp-image-697″ />
Что касается статора нашего будущего генератора для ветряка, то его толщина обязательно должна быть меньше, чем размер магнитов, например, если магниты имеют толщину 10 мм, то статор лучше всего выполнить 8 мм (по 1 мм зазора оставить). Размеры дисков же должны быть больше толщины магнитов. Все дело в том, что через железо все магниты подпитывают друг друга и чтобы вся сила уходила именно в полезную работу требуется выполнять это условие. Если учитывать это, делая электрогенератор своими руками, то можно немного повысить его эффективность.

Подключение катушек

Собранный своими руками генератор для ветряка может быть как однофазным, так и трехфазным. Большинство начинающих выбирают первый вариант, так как он немного проще и легче. Но у однофазного подключения есть недостатки в виде повышенной вибрации под нагрузкой (гайки могут раскручиваться) и своеобразный гул. Если данные показатели не имеют значения, то катушки требуется соединять следующим образом: конец первой нужно спаять с концом второй, вторую катушку с третьей и т.д. Если что-то перепутать — схема работать не будет. Хотя здесь сложно что-то сделать не так.

Трехфазная схема хоть и требует большей внимательности, но при этом установка под нагрузкой не гудит и практически не вибрирует, а разведенные фазы под 120 градусов повышают мощность в определенных режимах работы. Трехфазное подключение катушек своими руками заключается в соединении их через 3 единицы. Например, при использовании 12 катушек распаиваются для первой фазы 1, 4, 7 и 10. Для второй — 2, 5, 8 и 11. Для третьей — 3, 6, 9 и 12. Все шесть получившихся концов можно смело выводить наружу из статора. Соединять фазы можно звездой (для получения большего напряжения) или треугольником (для получения большей силы тока).

Элементы основы можно заказать у токаря. Это будет более верным решением, так как автомобильная ступица и тормозные диски довольно массивные. Также можно сделать небольшую хитрость в виде увеличения диаметра всего колеса, ведь чем он больше, тем выше радиальная скорость ветрогенератора.

Дисковые генераторы имеют простую конструкцию, высокую эффективность и у них отсутствует эффект залипания. Дополнительно, ветровые установки, созданные на их основе, довольно легкие. Но по причине отсутствия сердечников, магнитов требуется использовать в два раза больше. Рассмотренный вариант является самым простым для создания ветряка своими руками.

Изготовление из асинхронного двигателя

Генератор для ветряка также можно сделать благодаря переделке асинхронного двигателя. Для этого требуется или переточить ротор на размер неомагнитов, или сделать его своими руками. Переточка родного ротора предполагает еще и использование стальной гильзы, которая бы замыкала магнитное поле. По этой причине нужно учитывать и ее толщину. Можно использовать как круглые, так и квадратные магниты. Последний вариант более эффективный по причине возможности установить их с большей плотностью.

Вследствие неизбежного залипания ротора, клеить неомагниты нужно с небольшим скосом. Смещение требуется делать по принципу зуб + паз. Делая генератор своими руками нужно также перематывать катушки. Причиной тому является использование обмотки из тонкого провода, который не рассчитан на большие напряжения и ампераж. Если используются низкооборотные двигатели, то перематывать их под генератор не требуется, так как у них уже используется хороший, толстый провод.

Перематывать двигатели под генераторы своими руками несложно, но рекомендуется доверить данную работу электрикам. Это позволит избежать ошибок и при этом ветряки из асинхронников получаются значительно эффективнее.

Решение оборудовать ветровые установки мультипликатором позволяет не перематывать двигатель. Также можно поставить небольшой электромагнит для самовозбуждения. Его запитка производится за счет самого вращения ветряка, а чтобы он не потреблял электричество с аккумулятора устанавливается в цепь мощный диод.

В конце хотелось бы сказать, что сделать самодельный генератор для своего ветряка довольно просто. И для этого не требуется особых знаний. Нужно запастись терпением и готовностью проводить опыты. Но при этом следует помнить о технике безопасности, так как электрогенераторы могут вырабатывать большие токи.

Рекомендуем также

Отапливание дома самодельной ветряной установкой

Наш заголовок — не шутка и не опечатка. Ветер действительно может обогреть жилище. Правда, для этого потребуется собрать ветряной генератор, об этом и пойдет наш рассказ.

Взгляните на схему. Электрическая энергия, выработанная вращающимся ветряком, с генератора поступает непосредственно на электронагреватели, напоминающие всем известные кипятильники. Они встроены в корпус теплового аккумулятора — большого теплоизолированного бака, наполненного водой. Нагрев воды происходит непрерывно, пока работает генератор: чем сильнее ветер, тем больше ток и соответственно больше тепловой энергии.

Таков вкратце принцип работы системы.

Наш самодельный тепловой аккумулятор связан с обычной системой водяного отопления дома. Поскольку емкость аккумулятора велика, поступление тепла в батареи будет стабильным. А чтобы у аккумулятора не было лишних потерь энергии, он запакован, словно в шубу, в теплоизоляционный материал.

Для регулирования и перераспределения теплового потока служат краны-регуляторы. Ушли на работу люди — можно краны немного прикрыть, чтобы тепла в аккумуляторе накопилось к их приходу побольше.

Вода перемещается по трубам самотеком: ведь теплая вода имеет меньшую плотность, чем холодная, и поэтому она поднимается вверх. А более плотная холодная вода опускается вниз, попадает через нижнюю трубу в аккумулятор, и все начинается сначала. Хотя, конечно, никакого «начала» или «конца» тут нет, а есть лишь постоянное конвекционное движение теплоносителя.

Итак, теоретическая картина ясна. Остается построить установку? Не спешите, сначала нужно рассчитать необходимую мощность генератора. Он должен быть тем мощнее, чем больше теплопотери дома, который мы собираемся обогревать.

Эти теплопотери рассчитываются по формуле: Q = Vq_o(t_bh —t_ар)n, где V — объем здания (м³), t_bh — минимально допустимая температура воздуха в помещении, равная 18°С, (t_нар — минимальная температура наружного воздуха для данного района; q_o — объемная теплоемкость здания, для одноэтажных домов принимаемая равной 0,81 Вт/м³°С; n— безразмерный поправочный коэффициент на климатические условия, принимаемый равным при t_нар: — больше или равно —10°С…..1,2; — больше или равно —20°С…..1,1; — больше или равно —30°С…..1,0; — больше или равно —40°С ….0,9.

На рисунке: 1 — ротор; 2 — короткие растяжки; 3 — узел подшипника; Л — ось ротора; 5 — повышающий редуктор; 6 — длинные растяжки; 7 — вышка; 8 — генератор; 9 — расширительный бачок; 10 — батареи; 11 — обратная магистраль; 12 — краны-регуляторы; 13 — нагреватели; 14 — емкость теплового аккумулятора. К примеру, в Одесской области средняя температура наиболее холодной пятидневки —15°С. Для Киевской области это уже —21°С, а для Ленинградской области —25°С. Какую из этих областей взять для примера? Возьмем «среднюю» киевскую.

Если площадь хорошо утепленного зимнего дома составляет 46м² при высоте потолка 2,5м, то при объеме 46*2,5=115м³ теплопотери в единицу времени для Киевской области составят: Q = 115*0,81*(18— (—21))*1,1 = 4000 Вт. Следовательно, для отопления дома в наиболее холодный период с учетом коэффициента запаса (1,15 … 1,17) нам нужно иметь теплопроизводительность системы отопления примерно 4700 Вт. Такой должна быть минимальная мощность генератора для Киевской области.

Думается, для вас не составит труда провести аналогичный расчет, исходя из климатических данных района, где вы живете.

В системе конвекционного отопления лучше всего использовать чугунные радиаторы, например, М-140АО. Они продаются в магазинах стройматериалов. Такие радиаторы дают возможность применить трубы большого диаметра, что очень важно для хорошей циркуляции воды. Кроме того, благодаря большой массе они хорошо накапливают и долго сохраняют тепло, отличаются долговечностью по сравнению со стальными.

Пусть суммарная длина наружных стен самой большой комнаты (см. рис.) составляет примерно 30% от общей длины наружных стен дома. Тогда теплопотери этой комнаты составят 4700*0,3 = 1410 Вт. Исходя из того, что каждый квадратный метр поверхности батареи имеет теплопотери около 500 Вт, подсчитаем количество секций в самой большой комнате, при условии, что поверхность каждой секции равна 0,3м²: 1410:(500*0,3)= приблизительно 10 секций. Для всех помещений дома суммарное число секции составит приблизительно 32 секции. Эти батареи следует распределить по помещениям так, чтобы в жилых комнатах секций было больше, чем в других местах.

Генератор, мощность которого мы определили, — переменного или постоянного тока с любым рабочим напряжением. В качестве генераторов можно использовать некоторые типы электродвигателей, например, любой двигатель постоянного тока. Если рабочее число оборотов генератора, при которых он производит ток, большее, чем число оборотов нашего ветряного ротора (в зависимости от силы ветра оно может составить 150—500 об/мин), нужно использовать повышающий редуктор. Подойдет редуктор от подвесного лодочного мотора мощностью не менее 5 л.с. Применение повышающего редуктора, кроме того, даст возможность расположить генератор горизонтально: ведь лодочный редуктор передает усилие под углом 90°.

Нагревателями служат готовые спирали от электроутюгов и электрокаминов, имеющиеся в продаже. Если мощность одного нагревателя мала, нужно сделать несколько одинаковых нагревателей, которые в сумме будут соответствовать по мощности максимальной мощности генератора. Нагреватели подключаются к генератору параллельно, причем несколько нагревателей монтируется про запас. Каждая спираль вставлена в U-образную медную трубку внутренним диаметром 12—16 мм, в зависимости от размера спирали. Трубка припаивается к корпусу емкости обычным оловянным припоем.

Посмотрите, какой ветрогенератор получился у одного из наших постоянных читателей:

Ветряной генератор из старого сканера. Шаговый двигатель своими руками, принцип работы, схема подключения Как сделать шаговый двигатель

Вы, хоть понимаете, что пишете? Или пишете для того, чтобы человека поддержать в его начинаниях и он, потратив деньги на комплектующие для своей системы, в конечном итоге получил абсолютно неработоспособную вещь? Вы отвечаете: «Двигатель, как генер подойдет» — да, подойдет, но откуда вы взяли 1,1-1,5А? Это при каком напряжении? При какой скорости вращения ротора? Далее пишете: «Стандарт мощности 1м ленты, вроде, 5Вт…» — стандарта мощности тут нет, а ленты бывают и около 5Вт и около 14Вт, и около 7Вт на метр и др., а это очень большой разброс. Продолжаем: «Так как вы столько накрутили то вполне может хватить для заряда аккумулятора» — это, вообще, что означает? То, что чем сложнее, навороченнее и запутаннее схема, тем больше ее отдача и эффективность? Полная ерунда. Для зарядки 12В мотоаккума нужно около 14-15В при токе примерно 0,6-0,7А (для емкости примерно 7А/ч). Вы уверены, что система способна долговременно выдавать такие параметры? Ведь, чтобы зарядить разряженный аккум мотоцикла, 2-3-х часов не хватит. Считаете, также, что заряжать можно и от 18В? Да, можно, но электролит выкипит через неделю, если не раньше, и пластины посыпятся. Хороша рекомендация! Неприхотливы в зарядке — это не означает, что их можно заряжать любым напряжением. Далее Вы пишете: «Будет очень даже отлично, ведь вдруг забыл выключить свет и аккумулятор сел еще до того как успеет подзарядится» — говорите так, будто зарядка аккума происходит только в светлое время суток))) Это ветряк, а не солнечная батарея. При правильно работающей системе, при постоянном ветре, аккум вообще не должен разряжаться, если даже забыли выключить свет. Но идея фотоэлемента сама по себе хороша с точки зрения автоматизации. Далее: светодиодная лента, наверное, будет работать, как Вы говорите, и при 30 вольтах, однако, долго ли? Сопротивления ограничивают ток, да, но он же будет расти пропорционально повышению напряжения, а не оставаться постоянным! Диоды очень не любят превышения рабочего тока. Так, что результат известен: перегрев диодов и, как следствие, резкое снижение срока эксплуатации, либо выход их из строя крайне быстрый. Следом пишете: «Емкость также не критична, добавьте еще 1 пленочный конденсатор на 1 мкф» — для чего? Это что, фильтр помех? Почему тогда 1мкФ? И зачем там вообще фильтр? А, если не фильтр, а сглаживающий пульсации элемент, то тут как раз его емкость критична! Емкость — это основной параметр конденсатора вообще-то. А 1мкФ — это пустое место для описанной человеком системы, ничего он не сгладит. Даже 1000мкФ, которую хотел установить автор вопросов — очень мало для его задумки. Я бы понял, если бы это было 5000-7000 или даже 10000мкФ, а то и больше. В конце человек спрашивает, хватит ли мотоаккума, чтобы лента светилась всю ночь, и Вы отвечаете, что, мол, конечно, хватит. Вы изучали физику в школе? Или еще изучаете? Это было Ваше предположение пальцем в небо или хоть какой-нибудь элементарный расчет? Давайте прикинем очень грубо: человек писал, что хочет установить 10-15м ленты. Даже, если взять минимальные значения, т.е. 10м ленты мощностью 5Вт/м, то путем нехитрых подсчетов получаем 50Вт мощности. Поделив мощность ленты на напряжение аккума (примерно 12,8В) получим ток: 50/12,8=3,9А. Емкость обычного мотоаккума примерно равна 7А/ч. Т.о. можно прикинуть, сколько времени проработает лента от полностью заряженного аккума: 7/3,9=1,79ч=1ч 47мин., т.е. почти два часа. Это далеко не вся ночь. К тому же, в расчет взяты минимальные параметры и, если длина ленты или/и ее мощность будут больше, соответственно время работы от аккума пропорционально уменьшится. Вот, как-то так.
Я бы не стал всего этого писать, но дело в том, что лента стоит денег, аккум и фотореле тоже… И деньги это немалые, а чел, получивший одобрение и поддержку своей идеи в комментах людей, не понимающих сути и нюансов процесса, радостно побежит в магаз, потратит деньги на комплектующие, а в итоге получит систему, неработоспособную в принципе, изначально. Не надо давать советы, не разбираясь в вопросе!

У меня много различной оргтехники, которая вышла из строя. Выбрасывать я её не решаюсь, а вдруг пригодится. Из её частей возможно сделать что-нибудь полезное.
К примеру: шаговый двигатель, который так распространен, обычно используется самодельщиками как мини генератор для фонарика или ещё чего. Но я практически никогда не видел, чтобы его использовали именно как двигатель для преобразования электрической энергии в механическую. Оно и понятно: для управления шаговым двигателем нужна электроника. Его просто так к напряжению не подключишь.
И как оказалось — я ошибался. Шаговый двигатель от принтера или ещё от какого устройства, довольно просто запустить от переменного тока.
Я взял вот такой двигатель.

Обычно у них четыре вывода, две обмотки. В большинстве случаем, но есть и другие конечно. Я рассмотрю самый ходовой.

Схема шагового двигателя

Его схема обмоток выглядит примерно так:

Очень похоже на схему обычного асинхронного двигателя.
Для запуска понадобится:

• Конденсатор емкостью 470-3300 мкФ.
• Источник переменного тока 12 В.

Замыкаем обмотки последовательно.

Середину проводов скручиваем и запаиваем.

Подключаем конденсатор одним выводом к середине обмоток, а вторым выводом в источнику питания на любой выход. Фактически конденсатор будет параллелен одной из обмоток.

Подаем питание и двигатель начинает крутиться.

Если перекинуть вывод конденсатора с одного выхода питания на другой, то вал двигателя начнет вращаться в другую сторону.

Все предельно просто. А принцип работы этого всего очень прост: конденсатор формирует сдвиг фаз на одной из обмоток, в результате обмотки работают почти попеременно и шаговый двигатель крутится.
Очень жалко то, что обороты двигателя невозможно регулировать. Увеличение или уменьшение питающего напряжения ни к чему не приведет, так как обороты задаются частотой сети.
Хотелось бы добавить, что в данном примере используется конденсатор постоянного тока, что является не совсем правильным вариантом. И если вы решитесь использовать такую схему включения, берите конденсатор переменного тока. Его так же можно сделать самому, включив два конденсатора постоянного тока встречно-последовательно.

Сморите видео

Для работы практически всех электрических приборов, необходимы специальные приводные механизмы. Предлагаем рассмотреть, что такое шаговый двигатель, его конструкцию, принцип работы и схемы подключения.

Что такое шаговый двигатель?

Шаговый двигатель представляет собой электрическую машину, предназначенную для преобразования электрической энергии сети в механическую энергию. Конструктивно состоит из обмоток статора и магнитомягкого или магнитотвердого ротора. Отличительной особенностью шагового двигателя является дискретное вращение, при котором заданному числу импульсов соответствует определенное число совершаемых шагов. Наибольшее применение такие устройства получили в станках с ЧПУ, робототехнике, устройствах хранения и считывания информации.

В отличии от других типов машин шаговый двигатель совершает вращение не непрерывно, а шагами, от чего и происходит название устройства. Каждый такой шаг составляет лишь часть от его полного оборота. Количество необходимых шагов для полного вращения вала будет отличаться, в зависимости от схемы соединения, марки двигателя и способа управления.

Преимущества и недостатки шагового электродвигателя

К преимуществам эксплуатации шагового двигателя можно отнести:

• В шаговых электродвигателях угол поворота соответствует числу поданных электрических сигналов, при этом, после остановки вращения сохраняется полный момент и фиксация;
• Точное позиционирование – обеспечивает 3 – 5% от установленного шага, которая не накапливается от шага к шагу;
• Обеспечивает высокую скорость старта, реверса, остановки;
• Отличается высокой надежностью за счет отсутствия трущихся компонентов для токосъема, в отличии от коллекторных двигателей;
• Для позиционирования шаговому двигателю не требуется обратной связи;
• Может выдавать низкие обороты для непосредственно подведенной нагрузки без каких-либо редукторов;
• Сравнительно меньшая стоимость относительно тех же ;
• Обеспечивается широкий диапазон управления скоростью оборотов вала за счет изменения частоты электрических импульсов.

К недостаткам применения шагового двигателя относятся:

• Может возникать резонансный эффект и проскальзывание шагового агрегата;
• Существует вероятность утраты контроля из-за отсутствия обратной связи;
• Количество расходуемой электроэнергии не зависит от наличия или отсутствия нагрузки;
• Сложности управления из-за особенности схемы

Устройство и принцип работы

Рис. 1. Принцип действия шагового двигателя

На рисунке 1 изображены 4 обмотки, которые относятся к статору двигателя, а их расположение устроено так, что они находятся под углом 90º относительно друг друга. Из чего следует, что такая машина характеризуется размером шага в 90º.

В момент подачи напряжения U1 в первую обмотку происходит перемещение ротора на те же 90º. В случае поочередной подачи напряжения U2, U3, U4 в соответствующие обмотки, вал продолжит вращение до завершения полного круга. После чего цикл повторяется снова. Для изменения направления вращения достаточно изменить очередность подачи импульсов в соответствующие обмотки.

Типы шаговых двигателей

Для обеспечения различных параметров работы важна как величина шага, на который будет смещаться вал, так и момент, прилагаемый для перемещения. Вариации данных параметров достигаются за счет конструкции самого ротора, способа подключения и конструкции обмоток.

По конструкции ротора

Вращаемый элемент обеспечивает магнитное взаимодействие с электромагнитным полем статора. Поэтому его конструкция и технические особенности напрямую определяют режим работы и параметры вращения шагового агрегата. Чтобы на практике определить тип шагового мотора, при обесточенной сети необходимо провернуть вал, если ощущаете сопротивление, то это свидетельствует о наличии магнита, в противном случае, это конструкция без магнитного сопротивления.

Реактивный

Реактивный шаговый двигатель не оснащается магнитом на роторе, а выполняется из магнитомягких сплавов, как правило, его набирают из пластин для уменьшения потерь на индукцию. Конструкция в поперечном разрезе напоминает шестерню с зубцами. Полюса статорных обмоток запитываются противоположными парами и создают магнитную силу для перемещения ротора, который двигается от попеременного протекания электрического тока в обмоточных парах.

Весомым плюсом такой конструкции шагового привода является отсутствие стопорящего момента, образуемого полем по отношению к арматуре. По факту это тот же , в котором поворот ротора идет в соответствии с полем статора. Недостатком является снижение величины вращающего момента. Шаг для реактивного двигателя колеблется от 5 до 15°.

С постоянными магнитами

В этом случае подвижный элемент шагового двигателя собирается из постоянного магнита, в котором может быть два и большее количеством полюсов. Вращение ротора обеспечивается притяжением или отталкиванием магнитных полюсов электрическим полем при подаче напряжения в соответствующие обмотки. Для этой конструкции угловой шаг составляет 45-90°.

Гибридные

Был разработан с целью объединения лучших качеств двух предыдущих моделей, за счет чего агрегат обладает меньшим углом и шагом. Его ротор выполнен в виде цилиндрического постоянного магнита, который намагничен по продольной оси. Конструктивно это выглядит как два круглых полюса, на поверхности которых расположены зубцы ротора из магнитомягкого материала. Такое решение позволило обеспечить отличный удерживающий и крутящий момент.

Преимущества гибридного шагового двигателя заключатся в его высокой точности, плавности и скорости перемещения, малым шагом – от 0,9 до 5°. Их применяют для высококлассных станков ЧПУ, компьютерных и офисных приборах и современной робототехнике. Единственным недостатком считается относительно высокая стоимость.

Для примера разберем вариант гибридных ШД на 200 шагов позиционирования вала. Соответственно каждый из цилиндров будет иметь по 50 зубцов, один из них является положительным полюсом, второй отрицательным. При этом каждый положительный зубец расположен напротив паза в отрицательном цилиндре и наоборот. Конструктивно это выглядит так:

Из-за чего на валу шагового двигателя получается 100 перемежающихся полюсов с отличной полярностью. Статор также имеет зубцы, как показано на рисунке 6 ниже, кроме промежутков между его компонентами.

Рис. 6. Принцип работы гибридного ШД

За счет такой конструкции можно достичь смещения того же южного полюса относительно статора в 50 различных позиций. За счет отличия положения в полупозиции между северным и южным полюсом достигается возможность перемещения в 100 позициях, а смещение фаз на четверть деления предоставляет возможность увеличить количество шагов за счет последовательного возбуждения еще вдвое, то есть до 200 шагов углового вала за 1 оборот.

Обратите внимание на рисунок 6, принцип работы такого шагового двигателя заключается в том, что при попарной подаче тока в противоположные обмотки происходит подтягивание разноименных полюсов ротора, расположенных за зубьями статора и отталкивание одноименных, идущих перед ними по ходу вращения.

По виду обмоток

На практике шаговый двигатель представляет собой многофазный мотор. Плавность работы в котором напрямую зависит от количества обмоток – чем их больше, тем плавне происходит вращение, но и выше стоимость. При этом крутящий момент от числа фаз не увеличивается, хотя для нормальной работы их минимальное число на статоре электродвигателя должно составлять хотя бы две. Количество фаз не определяет числа обмоток, так двухфазный шаговый двигатель может иметь четыре и более обмотки.

Униполярный

Униполярный шаговый двигатель отличается тем, что в схеме подключения обмотки имеется ответвление от средней точки. Благодаря чему легко меняются магнитные полюса. Недостатком такой конструкции является использование только одной половины доступных витков, из-за чего достигается меньший вращающий момент. Поэтому они отличаются большими габаритами.

Для использования всей мощности катушки средний вывод оставляют не подключенным. Рассмотрите конструкции униполярных агрегатов, они могут содержать 5 и 6 выводов. Их количество будет зависеть от того, выводится срединный провод отдельно от каждой обмотки двигателя или они соединяются вместе.

Биполярный

Биполярный шаговый двигатель подключается к контроллеру через 4 вывода. При этом обмотки могут соединяться внутри как последовательно, так и параллельно. Рассмотрите пример его работы на рисунке.

В конструктивной схеме такого двигателя вы видите с одной обмоткой возбуждения в каждой фазе. Из-за этого смена направления тока требует использовать в электронной схеме специальные драйверы (электронные чипы, предназначенные для управления). Добиться подобного эффекта можно при помощи включения Н-моста. В сравнении с предыдущим, биполярное устройство обеспечивает тот же момент при гораздо меньших габаритах.

Подключение шагового двигателя

Чтобы запитать обмотки, потребуется устройство способное выдать управляющий импульс или серию импульсов в определенной последовательности. В качестве таких блоков выступают полупроводниковые приборы для подключения шагового двигателя, микропроцессорные драйвера. В которых имеется набор выходных клемм, каждая из них определяет способ питания и режим работы.

В зависимости от схемы подключения должны применяться те или другие выводы шагового агрегата. При различных вариантах подведения тех или иных клемм к выходному сигналу постоянного тока получается определенная скорость вращения, шаг или микрошаг линейного перемещения в плоскости. Так как для одних задач нужна низкая частота, а для других высокая, один и тот же двигатель может задавать параметр за счет драйвера.

Типичные схемы подключения ШД

В зависимости того, какое количество выводов представлено на конкретном шаговом двигателе: 4, 6 или 8 выводов, будет отличаться и возможность использования той или иной схемы их подключения Посмотрите на рисунки, здесь показаны типичные варианты подключения шагового механизма:

Схемы подключения различных типов шаговых двигателей

При условии запитки основных полюсов шаговой машины от одного и того же драйвера, по данным схемам можно отметить следующие отличительные особенности работы:

• Выводы однозначно подводятся к соответствующим клеммам устройства. При последовательном соединении обмоток увеличивает индуктивность обмоток, но понижает ток.
• Обеспечивает паспортное значение электрических характеристик. При параллельной схеме увеличивается ток и снижается индуктивность.
• При подключении по одной фазе на обмотку снижется момент на низких оборотах и уменьшает величину токов.
• При подключении осуществляет все электрические и динамические характеристики согласно паспорта, номинальный токи. Значительно упрощается схема управления.
• Выдает куда больший момент и применяется для больших частот вращения;
• Как и предыдущая предназначена для увеличения момента, но применяется для низких частот вращения.

Управление шаговым двигателем

Выполнение операций шаговым агрегатом может осуществляться несколькими методами. Каждый из которых отличается способом подачи сигналов на пары полюсов. Всего выделяют тир метода активации обмоток.

Волновой – в таком режиме происходит возбуждение только одной обмотке, к которой и притягиваются роторные полюса. При этом шаговый двигатель не способен вытягивать большую нагрузки, так как выдает лишь половину момента.

Полношаговый — в таком режиме происходит одновременная коммутация фаз, то есть, возбуждаются сразу обе. Из-за чего обеспечивается максимальный момент, в случае параллельного соединения или последовательного включения обмоток будет создаваться максимальное напряжение или ток.

Полушаговый – представляет собой комбинацию двух предыдущих методов коммутации обмоток. Во время реализации которого в шаговом двигателе происходит поочередная подача напряжения сначала в одну катушку, а затем сразу в две. Благодаря чему обеспечивается лучшая фиксация на максимальных скоростях и большее количество шагов.

Для более мягкого управления и преодоления инерции ротора используется микрошаговое управление, когда синусоида сигнала осуществляется микроступенчатыми импульсами. За счет чего силы взаимодействия магнитных цепей в шаговом двигателе получают более плавное изменение и, как следствие, перемещение ротора между полюсами. Позволяет в значительной степени снизить рывки шагового двигателя.

Без контроллера

Для управления бесколлекторными двигателями применяется система Н-моста. Который позволяет переключать полярность для реверса шагового двигателя. Может выполняться на транзисторах или микросхемах, которые создают логическую цепочку для перемещения ключей.

Как видите, от источника питания V напряжение подается на мост. При попарном включении контактов S1 – S4 или S3 – S2 будет происходить движение тока через обмотки двигателя. Что и обусловит вращение в ту или иную сторону.

С контроллером

Устройство контроллера позволяет осуществлять управление шаговым двигателем в различных режимах. В основе контроллера лежит электронный блок, формирующий группы сигналов и их последовательность, посылаемых на катушки статора. Для предотвращения возможности его повреждения в случае короткого замыкания или другой аварийной ситуации на самом двигателе каждый вывод защищается диодом, который не пропусти импульс в обратную сторону.

Подключение через контроллер однополярного шагового двигателя

Популярные схемы управления ШД

Схема управления от контроллера с дифференциальным выходом

Является одним из наиболее помехозащищенных способов работы. При этом прямой и инверсный сигнал напрямую подключается к соответствующим полюсам. В такой схемы должно применяться экранирование сигнального проводника. Прекрасно подходит для нагрузки с низкой мощностью.

Схема управления от контроллера с выходом типа «открытый коллектор»

В данной схеме происходит объединение положительных вводов контроллера, которые подключаются к положительному полюсу. В случае питания выше 9В требуется включение в схему специального резистора для ограничения тока. Позволяет задавать необходимое количество шагов со строго установленной скоростью, определить ускорение и т.д.

Простейший драйвер шагового двигателя своими руками

Чтобы собрать схему драйвера в домашних условиях могут пригодиться некоторые элементы от старых принтеров, компьютеров и другой техники. Вам понадобятся транзисторы, диоды, резисторы (R) и микросхема (RG).

Для построения программы руководствуйтесь следующим принципом: при подаче на один из выводов D логической единицы (остальные сигнализируют ноль) происходит открытие транзистора и сигнал проходит к катушке двигателя. Таким образом, выполняется один шаг.

На основе схемы составляется печатная плата, которую можно попытаться изготовить самостоятельно или сделать под заказ. После чего на плате впаиваются соответствующие детали. Устройство способно управлять шаговым устройством от домашнего компьютера за счет подключения к обычному USB порту.

Полезное видео

Создание ветрогенератора не обязательно означает изготовление крупного и мощного комплекса, способного обеспечивать электроэнергией целый дом или группу потребителей. Можно изготовить , представляющий собой, по сути, действующую модель серьезной установки. Целью такого мероприятия может быть:

• Ознакомление с основами ветроэнергетики.
• Совместные обучающие занятия с детьми.
• Экспериментальный образец, предваряющий строительство крупной установки.

Создание такого ветряка не потребует использования большого количества материалов или инструментов, можно обойтись подручными средствами. Рассчитывать на выработку серьезных объемов энергии не приходится, но для питания небольшого светильника на светодиодах может хватить. Основная проблема, существующая при создании — это генератор. Его сложно создать самостоятельно, поскольку размеры устройства невелики. Проще всего использовать , позволяющий использовать его в режиме генератора.

Самодельный ветряк на основе шагового двигателя

Чаще всего, при изготовлении маломощных ветрогенераторов используют шаговые электродвигатели. Особенность их конструкции состоит в наличии нескольких обмоток. Обычно, в зависимости от размера и назначения, изготавливают двигатели с 2, 4 или 8 обмотками (фазами). При подаче напряжения на них по очереди вал соответственно поворачивается на определенный угол (шаг).

Преимущество шаговых двигателей заключается в способности производить достаточно большой ток при низких скоростях вращения. На генератор из шагового двигателя можно установить крыльчатку без всяких промежуточных устройств — передач, редукторов и т.п. Выработка электроэнергии будет производиться с такой же эффективностью, как и на устройствах другой конструкции с использование повышающих передач.

Разница в скоростях весьма существенная — для получения такого же результата, например, на коллекторном двигателе, потребуется скорость вращения в 10 или 15 раз больше.

Считается, что с помощью генератора из шагового двигателя можно заряжать аккумуляторы или батареи мобильных телефонов, но на практике положительные результаты отмечаются крайне редко. В основном, получаются источники питания для небольших светильников.

К недостаткам шаговых двигателей можно отнести значительное усилие, необходимое для начала вращения. Это обстоятельство снижает чувствительность всей , что можно несколько скорректировать путем увеличения площади и размаха лопастей.

Отыскать такие двигатели можно в старых дисководах для гибких носителей, в сканерах или принтерах. Как вариант, можно приобрести новый двигатель, если в запасе нужного устройства не окажется. Для большего эффекта следует выбирать более крупные двигатели, они способны выдавать достаточно большое напряжение, чтобы его можно было как-то использовать.

Ветрогенератор из деталей от принтера

Один из подходящих вариантов — использование шагового двигателя от принтера. Его можно извлечь из вышедшего из строя старого устройства, в каждом принтере как минимум два таких двигателя. Как вариант, можно приобрести новый, не бывший в эксплуатации. Он способен вырабатывать мощность около 3 ватт даже при слабом ветре, типичном для большинства регионов России. Напряжение, которое может быть достигнуто, составляет 12 и более В, что позволяет рассматривать устройство как возможность зарядки аккумуляторов.

Шаговый двигатель выдает переменное напряжение. Для пользователя необходимо прежде всего выпрямить его. Потребуется создать диодный выпрямитель, для чего потребуется по 2 диода на каждую катушку. Можно и напрямую подключить светодиод к выводам катушки, при достаточной скорости вращения этого хватит.

Крыльчатку ротора проще всего установить прямо на вал двигателя. Для этого надо изготовить центральную часть, способную плотно усаживаться на вал. Доя усиления фиксации крыльчатки необходимо просверлить отверстие и нарезать в нем резьбу. Впоследствии в него буде завинчиваться стопорный винт.

Для изготовления лопастей обычно используют полипропиленовые канализационные трубы или иные подходящие материалы. Главным условием является малый вес и достаточная прочность, поскольку лопасти иногда набирают вполне приличную скорость. Использование ненадежных материалов может создать нежелательную ситуацию, когда крыльчатка разваливается на ходу.

Лопасти

Обычно изготавливают по 2 лопасти, но можно сделать и большее количество. Необходимо помнить, что большая площадь лопастей повышает КИЭВ ветряка , но параллельно с этим увеличивается фронтальная нагрузка на крыльчатку, передающаяся валу двигателя. Изготовление маленьких лопастей также не рекомендуется, поскольку они не смогут преодолеть залипание вала при старте вращения.

Для возможности вращения ветряка вокруг вертикальной оси надо сделать специальный узел. Сложность в этом заключается в необходимости обеспечить неподвижность кабеля, идущего от генератора. Поскольку устройство имеет, скорее, декоративное назначение, обычно подходят к вопросу проще — устанавливают потребитель прямо на корпусе генератора, исключая присутствие длинного кабеля. В противном случае придется монтировать систему наподобие щеточного коллектора, что нерационально и требует большого количества времени.

Мачта

Собранный ветряк необходимо установить на высотой как минимум 3 метра. Потоки ветра у поверхности земли имеют нестабильное направление, вызванное турбулентностью. Подъем на некоторую высоту поможет получить более равномерные потоки. Для самостоятельной установки на ветер по оси вращения устанавливают хвостовой стабилизатор, играющий роль флюгера. Он делается из любого куска пластмассы, алюминиевой пластинки или иного подручного материала.

Валялся у меня шаговый двигатель и, решил я его попробовать использовать в качестве генератора. Двигатель был снят со старого матричного принтера, надписи на нем следующие: EPM-142 EPM-4260 7410. Двигатель попался униполярный, это означает что у этого двигателя 2 обмотки с отводом от середины, сопротивление обмоток составило 2х6ом.

Для теста нужен другой двигатель, чтобы раскрутить шаговый. Конструкция и крепление двигателей показаны на рисунках ниже:

Ролик от двигателя у меня потерялся, по этому я надел пасту…

Плавно запускаем двигатель, чтобы резинка не слетела. Надо сказать что на высоких оборотах она все же слетает, по этому напряжение выше 6 вольт не поднимал.

Подключаем вольтметр и начинаем тестировать, для начала меряем напряжение.

Выставляем напряжение на БП около 6 вольт, при этом двигатель потребляет 0.2 Ампер, для сравнения на холостом ходу движок кушал 0.09А

Думаю ничего объяснять не нужно и все понятно по фотографии ниже. Напряжение составило 16 вольт, обороты раскручивающего двигатели не большие, думаю если сильнее раскрутить то, можно и все 20 вольт выжать…

Подключаем через диодный мост (и конденсатор не забываем, иначе можно спалить светодиоды) ленту со сверхяркими светодиодами, мощность которого 0.5 ватт.

Выставляем напряжение чуть меньше 5 вольт, так, чтобы шаговый двигатель после моста выдавал около 12 вольт.

Светит! Напряжение при этом с 12 вольт просело до 8 и двигатель стал раскручивать чуть медленнее. Ток КЗ без светодиодной ленты составил 0.08А — напомню, что раскручивающий двигатель работал НЕ на полную мощность, и не забываем про вторую обмотку шагового двигателя, просто параллелить их нельзя, а собирать схему мне не хотелось.

Думаю, из шагового двигателя можно изготовить неплохой генератор, прицепить его на велосипед, или сделать на его основе ветрогенератор.

как сделать, чертежи и все нюансы

О том, как самостоятельно выполнить расчет ветрогенератора, мы рассказывали в одном из прошлых материалов. Сегодня вашему вниманию будут представлены модели ВЭУ, построенные пользователями нашего портала. Также мы поделимся полезными советами, которые помогут собрать установку и не допустить при этом ошибок. Строительство ветрогенератора своими руками – задача сложная. Безошибочно справиться с ее решением может далеко не каждый (даже опытный) практик. Впрочем, любая вовремя обнаруженная ошибка может быть исправлена. На то мастеру – голова и руки.

В статье рассмотрены вопросы:

• Из каких материалов и по каким чертежам можно изготовить лопасти ветрогенератора.
• Порядок сборки аксиального генератора.
• Стоит ли переделывать автомобильный генератор под ВЭУ и как это правильно сделать.
• Как защитить ветрогенератор от бури.
• На какой высоте устанавливать ветрогенератор.

Изготовление лопастей

Если у вас еще нет опыта в самостоятельном изготовлении винтов для домашней ВЭУ, рекомендуем не искать сложных решений, а воспользоваться простым методом, доказавшим свою эффективность на практике. Заключается он в изготовлении лопастей из обыкновенной канализационной ПВХ трубы. Этот метод прост, доступен и дешев.

Михаил26 Пользователь FORUMHOUSE

Теперь о лопастях: сделал из 160-й рыжей канализационной трубы со вспененным внутренним слоем. Делал по расчету, представленному на фото.

«Рыжая» труба упомянута пользователем не случайно. Именно этот материал лучше держит форму, устойчив к температурным перепадам и дольше служит (в сравнении с серыми трубами ПВХ).

Чаще всего в домашней ветроэнергетике используются трубы диаметром от 160 до 200 мм. С них и следует начинать свои эксперименты.

Форма и конфигурация лопастей – это параметры, которые зависят от диаметра трубы, из которой они изготовлены, от диаметра ветроколеса, от быстроходности рабочего винта и других расчетных характеристик. Чтобы не забивать себе голову аэродинамическими расчетами, вы можете воспользоваться готовой таблицей, которую выложил в соответствующей теме нашего портала ее автор. Она позволит определить геометрию лопастей, подставляя в расчетную таблицу свои собственные значения (диаметр трубы, быстроходность винта и т. д.).

Михаил26

Приноровился пилить электролобзиком. Получается реально быстро и качественно. Примечание: обязательно ставьте большой свободный ход пилки на лобзик, чтобы пилку не закусывало и не ломало.

Вертикалки

ВСУ с вертикальной осью вращения имеют неоспоримое для быта преимущество: их узлы, требующие обслуживания, сосредоточены внизу и не нужен подъем наверх. Там остается, и то не всегда, упорно-опорный самоустанавливающийся подшипник, но он прочен и долговечен. Поэтому, проектируя простой ветрогенератор, отбор вариантов нужно начинать с вертикалок. Основные их типы представлены на рис.

Вертикальные ветрогенераторы

ВС

На первой позиции – самый простейший, чаще всего называемый ротором Савониуса. На самом деле его изобрели в 1924 г. в СССР Я. А. и А. А. Воронины, а финский промышленник Сигурд Савониус бессовестно присвоил себе изобретение, проигнорировав советское авторское свидетельство, и начал серийный выпуск. Но внедрение в судьбе изобретения значит очень много, поэтому мы, чтобы не ворошить прошлое и не тревожить прах усопших, назовем этот ветряк ротором Ворониных-Савониуса, или для краткости, ВС.

ВС для самодельщика всем хорош, кроме «паровозного» КИЭВ в 10-18%. Однако в СССР над ним работали много, и наработки есть. Ниже мы рассмотрим усовершенствованную конструкцию, не намного более сложную, но по КИЭВ дающую фору лопастникам.

Примечание: двухлопастный ВС не крутится, а дергается рывками; 4-лопастный лишь немного плавнее, но много теряет в КИЭВ. Для улучшения 4-«корытные» чаще всего разносят на два этажа – пара лопастей внизу, а другая пара, повернутая на 90 градусов по горизонтали, над ними. КИЭВ сохраняется, и боковые нагрузки на механику слабеют, но изгибные несколько возрастают, и при ветре более 25 м/с у такой ВСУ на древке, т.е. без растянутого вантами подшипника над ротором, «срывает башню».

Дарье

Следующий – ротор Дарье; КИЭВ – до 20%. Он еще проще: лопасти – из простой упругой ленты безо всякого профиля. Теория ротора Дарье еще недостаточно разработана. Ясно только, что начинает он раскручиваться за счет разности аэродинамического сопротивления горба и кармана ленты, а затем становится вроде как быстроходным, образуя собственную циркуляцию.

Вращательный момент мал, а в стартовых положениях ротора параллельно и перпендикулярно ветру вообще отсутствует, поэтому самораскрутка возможна только при нечетном количестве лопастей (крыльев?) В любом случае на время раскрутки нагрузку от генератора нужно отключать.

Есть у ротора Дарье еще два нехороших качества. Во-первых, при вращении вектор тяги лопасти описывает полный оборот относительно ее аэродинамического фокуса, и не плавно, а рывками. Поэтому ротор Дарье быстро разбивает свою механику даже при ровном ветре.

Во-вторых, Дарье не то что шумит, а вопит и визжит, вплоть до того, что лента рвется. Происходит это вследствие ее вибрации. И чем больше лопастей, тем сильнее рев. Так что Дарье если и делают, то двухлопастными, из дорогих высокопрочных звукопоглощающих материалов (карбона, майлара), а для раскрутки посередине мачты-древка приспосабливают небольшой ВС.

Ортогонал

На поз. 3 – ортогональный вертикальный ротор с профилированными лопастями. Ортогональный потому, что крылья торчат вертикально. Переход от ВС к ортогоналу иллюстрирует рис. слева.

Карусельный и ортогональный роторы

Угол установки лопастей относительно касательной к окружности, касающейся аэродинамических фокусов крыльев, может быть как положительным (на рис.), так и отрицательным, сообразно силе ветра. Иногда лопасти делают поворотными и ставят на них флюгерки, автоматически держащие «альфу», но такие конструкции часто ломаются.

Центральное тело (голубое на рис.) позволяет довести КИЭВ почти до 50% В трехлопастном ортогонале оно должно в разрезе иметь форму треугольника со слегка выпуклыми сторонами и скругленными углами, а при большем количестве лопастей достаточно простого цилиндра. Но теория для ортогонала оптимальное количество лопастей дает однозначно: их должно быть ровно 3.

Ортогонал относится к быстроходным ветрякам с ОСС, т.е. обязательно требует раскрутки при вводе в эксплуатацию и после штиля. По ортогональной схеме выпускаются серийные необслуживаемые ВСУ мощностью до 20 кВт.

Геликоид

Геликоидный ротор, или ротор Горлова (поз. 4) – разновидность ортогонала, обеспечивающая равномерное вращение; ортогонал с прямыми крыльями «рвет» лишь немного слабее двухлопастного ВС. Изгиб лопастей по геликоиде позволяет избежать потерь КИЭВ из-за их кривизны. Хотя часть потока кривая лопасть и отбрасывает, не используя, но зато и загребает часть в зону наибольшей линейной скорости, компенсируя потери. Геликоиды используют реже прочих ветряков, т.к. они вследствие сложности изготовления оказываются дороже равных по качеству собратьев.

Бочка-загребушка

На 5 поз. – ротор типа ВС, окруженный направляющим аппаратом; его схема представлена на рис. справа. В промышленном исполнении встречается редко, т.к. дорогостоящий отвод земли не компенсирует прироста мощности, а материалоемкость и сложность производства велики. Но самодельщик, боящийся работы – уже не мастер, а потребитель, и, если нужно не более 0,5-1,5 кВт, то для него «бочка-загребушка» лакомый кусок:

Вертикальный ротор с направляющим аппаратом

• Ротор такого типа абсолютно безопасен, бесшумен, не создает вибраций и может быть установлен где угодно, хоть на детской площадке.
• Согнуть «корыта» из оцинковки и сварить каркас из труб – работа ерундовая.
• Вращение – абсолютно равномерное, детали механики можно взять самые дешевые или из хлама.
• Не боится ураганов – слишком сильный ветер не может протолкнуться в «бочку»; вокруг нее возникает обтекаемый вихревой кокон (мы с этим эффектом еще столкнемся).
• А самое главное – поскольку поверхность «загребушки» в несколько раз больше таковой ротора внутри, КИЭВ может быть и сверхединичным, а вращательным момент уже при 3 м/с у «бочки» трехметрового диаметра такой, что генератору на 1 кВт с предельной нагрузкой, как говорится, лучше и не дергаться.

Видео: ветрогенератор Ленца

Конструкция аксиального генератора

Делая выбор между трехфазным или однофазным генератором, лучше остановить свой выбор на первом варианте. Трехфазный источник тока менее подвержен вибрациям, возникающим из-за неравномерности нагрузки, и позволяет получать постоянную мощность при одинаковых оборотах ротора.

BOB691774 Пользователь FORUMHOUSE

Однофазные генераторы мотать не стоит: испытано и давно проверено на практике. Только на трех фазах можно получить достойные генераторы.

Расчетные параметры генератора, о которых мы рассказывали в нашем предыдущем материале, определяются текущими потребностями в электроэнергии. И чтобы на практике они соответствовали объему вырабатываемой мощности, конструкция аксиального генератора должна отвечать определенным требованиям:

1. Толщина всех дисков (ротора и статора) должна равняться толщине магнитов.
2. Оптимальное соотношение катушек и магнитов – 3:4 (на каждые 3 катушки – 4 магнита). На 9 катушек – 12 магнитов (по 6 на каждый диск ротора), на 12 катушек – 16 магнитов и так далее.
3. Оптимальное расстояние между двумя соседними магнитами, расположенными на одном диске, равно ширине этих магнитов.

Увеличение расстояния между двумя соседними магнитами приведет к неравномерной выработке электроэнергии. Уменьшить это расстояние можно, но лучше, все же, соблюдать оптимальные параметры.

Aleksei2011 Пользователь FORUMHOUSE

Ошибочно делать расстояние между магнитами равным половине ширины магнита. Один человек оказался прав, когда говорил, что расстояние должно быть не меньше ширины магнита.

Если не вникать в скучную теорию, то схема перекрытия катушек аксиального генератора постоянными магнитами на практике должна выглядеть следующим образом.

В каждый момент времени одинаковые полюса магнитов аналогичным образом перекрывают обмотки катушек отдельно взятой фазы.

Aleksei2011

Вот так в реале: всё совпадает с рисунком почти на 100%, только катушки совсем немного отличаются по форме.

Последовательность сборки аксиального генератора рассмотрим на примере устройства, собранного пользователем Aleksei2011.

Aleksei2011

На этот раз я делаю дисковый аксиальный генератор. Диаметр дисков – 220 мм, магниты – 50*30*10 мм. Всего – 16 магнитов (по 8 штук на дисках). Катушки мотал проводом Ø1.06 мм по 75 витков. Катушек – 12 штук.

Изготовление статора

Как видно на фото, катушки имеют форму, похожую на вытянутую каплю воды. Это делается для того, чтобы направление движения магнитов было перпендикулярным длинным боковым участкам катушки (именно здесь индуцируется максимальная ЭДС).

Если используются круглые магниты, внутренний диаметр катушки должен примерно соответствовать диаметру магнита. Если же используются квадратные магниты, конфигурация витков катушки должна быть построена таким образом, чтобы магниты перекрывали прямые отрезки витков. Установка более длинных магнитов особого смысла не имеет, ведь максимальные значения ЭДС возникают лишь на тех участках проводника, которые расположены перпендикулярно направлению движения магнитного поля.

Изготовление статора начинается с намотки катушек. Катушки проще всего мотать по заранее заготовленному шаблону. Шаблоны бывают самыми разными: от небольших ручных приспособлений до миниатюрных самодельных станков.

Катушки каждой отдельно взятой фазы соединяются между собой последовательно: конец первой катушки соединяется с началом четвертой, конец четвертой – с началом седьмой и т. д.

Напомним, что при соединении фаз по схеме «звезда» концы обмоток (фаз) устройства соединяются в один общий узел, который будет являться нейтралью генератора. При этом три свободных провода (начало каждой фазы) подключаются к трехфазному диодному мосту.

Когда все катушки будут собраны в единую схему, можно готовить форму под заливку статора. После этого погружаем в форму всю электрическую часть и заливаем эпоксидной смолой.

Aleksei2011

Далее выкладываю фото готового статора. Заливал обычной эпоксидной смолой. Снизу и сверху стеклоткань положил. Внешний диаметр статора – 280 мм, внутреннее отверстие – 70 мм.

Изготовление ротора для аксиальника

Чаще всего самодельные аксиальные генераторы делают на основе автомобильной ступицы и совместимых с ней тормозных дисков (можно использовать самодельные металлические диски, как это сделал Aleksei2011). Схема будет следующей.

В этом случае диаметр статора больше, чем диаметр ротора. Это позволяет прикрепить статор к раме ветрогенератора с помощью металлических шпилек.

Aleksei2011

Шпильки для крепления статора М6 стоят (в количестве 3-х штук). Это исключительно для теста генератора. Впоследствии их будет 6 штук (М8). Я думаю, что для генератора такой мощности этого будет вполне достаточно.

В некоторых случаях диск статора крепится к неподвижной оси генератора. Подобный подход позволяет сделать конструкцию генератора менее габаритной, но принципы работы устройства от этого не меняются.

Противоположные магниты должны быть направлены друг к другу разноименными полюсами: если на первом диске магнит обращен к статору генератора своим южным полюсом «S», то противоположный ему магнит, расположенный на втором диске, должен быть обращен к статору полюсом «N». При этом магниты, расположенные рядом на одном диске, также должны быть сориентированы разнонаправлено.

Сила магнитного поля, которое создают неодимовые магниты, довольно велика. Поэтому регулировать расстояние между дисками статора и ротором генератора следует, используя шпилечно-резьбовое соединение.

Это вариант конструкции, в которой диаметр ротора больше диаметра статора. Статор в этом случае крепится к неподвижной оси устройства.

Также для регулировки расстояния между дисками можно использовать распорные втулки (или шайбы), которые устанавливаются на неподвижную ось генератора.

Расстояние между магнитами и статором должно быть минимальным (1…2 мм). Клеить магниты на диски генератора можно обыкновенным суперклеем. Правильнее всего осуществлять наклейку магнитов, используя заранее заготовленный шаблон (например, из фанеры).

Вот, что показали предварительные испытания генератора, выполненные пользователем Aleksei2011 с помощью шуруповерта: при 310 об/м с устройства было снято 42 вольта (соединение – звездой). С одной фазы получается 22 вольта. Расчетное сопротивление одной фазы – 0.95 Ом. После подключения АКБ шуруповёрт смог раскрутить генератор до 170 об/м, ток зарядки при этом составил 3.1А.

После длительных экспериментов, которые были связаны с модернизацией рабочего винта и другими менее масштабными усовершенствованиями, генератор продемонстрировал свои максимальные характеристики.

Aleksei2011

Наконец, к нам пришёл ветер, и я зафиксировал максимальную мощность ветряка: ветер усилился, а порывы временами достигали 12 – 14м/с. Максимальная зафиксированная мощность – 476 Ватт. При ветре 10м/с ветряк выдаёт примерно 300 Ватт.

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.

Ветроэнергетическая установка из автомобильного генератора

Популярным решением среди людей, практикующих изготовление ВЭУ своими руками, является переделка автомобильного генератора под альтернативные нужды. Несмотря на всю привлекательность подобной затеи, следует отметить, что автомобильный генератор в том виде, в котором он устанавливается на двигатель транспортного средства, довольно проблематично использовать в составе ветроэнергетической установки. Разберемся – почему:

1. Во-первых, обмотка катушек стандартного автомобильного генератора состоит всего из 5…7 витков. Следовательно, чтобы такой генератор начал давать зарядку АКБ, его ротор необходимо раскрутить примерно до 1200 об/мин.
2. Во-вторых, магнитная индукция в стандартном автомобильном генераторе возникает благодаря катушке возбуждения, которая встроена в ротор устройства. Чтобы такой генератор смог работать без подключения к дополнительному источнику питания, его необходимо оснастить постоянными магнитами (желательно – неодимовыми) и внести определенные коррективы в обмотку статора.

Михаил26

Переделанный автогенератор (на магниты) имеет право на жизнь. У меня сейчас два таких. На ветре 8 м/с с двухметровыми винтами дают честные 300 Ватт каждый.

Переделка автомобильного генератора под ВЭУ требует определенной сноровки. Поэтому приступать к ней желательно, имея за плечами опыт перемотки асинхронных двигателей или генераторов со стандартным цилиндрическим статором (и те, и другие при желании можно превратить в альтернативную энергетическую установку). Переделка автомобильного генератора имеет свои нюансы. Понять их будет намного проще, если обратиться к опыту пользователей, которые успели достичь в этой сфере определенных успехов.

Защита кабеля от перекручивания

Как известно, ветер не имеет постоянного направления. И если ваш ветрогенератор будет вращаться вокруг своей оси подобно флюгеру, то без дополнительных мер защиты кабель, идущий от ветрогенератора к другим элементам системы, быстро перекрутится и в течение нескольких дней придет в негодность. Предлагаем вашему вниманию несколько способов защиты от подобных неприятностей.

Способ первый: разъемное соединение

Наиболее простой, но совершенно непрактичный способ защиты заключается в установке разъемного кабельного соединения. Разъем позволяет распутать скрутившийся кабель вручную, отключив ветрогенератор от системы.

w00w00 Пользователь FORUMHOUSE

Я знаю, что некоторые внизу ставят что-то типа штепселя с розеткой. Закрутило кабель – отключил от розетки. Затем – раскрутил и воткнул вилку обратно. И мачту опускать не надо, и токосъёмники не нужны. Я это на форуме по самодельным ветрякам прочитал. Судя по словам автора, все работает и не перекручивает кабель слишком уж часто.

Способ второй: использование жесткого кабеля

Некоторые пользователи советуют подключать к генератору толстые, упругие и жесткие кабели (например, сварочные). Метод, на первый взгляд, ненадежный, но имеет право на жизнь.

user343 Пользователь FORUMHOUSE

Нашел на одном сайте: наш способ защиты заключается в использовании сварочного кабеля с жестким резиновым покрытием. Проблема скрученных проводов в конструкции малых ветровых турбин сильно переоценена, а сварочный кабель #4…#6 имеет особые качества: жесткая резина не дает кабелю скручиваться и препятствует повороту ветряка в одном и том же направлении.

Способ третий: установка токосъемных колец

На наш взгляд, полностью защитить кабель от перекручивания поможет только установка специальных токосъемных колец. Именно такой способ защиты реализовал в конструкции своего ветрогенератора пользователь Михаил 26.

Как сделать ветряные электростанции своими руками

Не секрет, что стоимость ветряков очень высока, и не всем по карману.

Пример самодельного ветряка

Поэтому, все больше «кулибиных» предпринимают попытки сделать такие установки самостоятельно. Для того чтобы сделать ветряк своими руками понадобится:

1. Фанера или листовое железо.
2. Дерево.
3. Стальная полоса.
4. Стальная труба.
5. Подшипники.

Первым делом следует сварить крестовину ротора и ось. В тех случаях, когда вместо металла используется древесина, для прикрепления к оси необходимо использовать клей. Лопасти крепятся с помощью болтовых соединений на одинаковом расстоянии друг от друга. Когда барабан будет собран, стыки обрабатываются краской. Следующий этап это создание станины. Для этого понадобятся уголки и шарикоподшипники.

После того как нанесен еще один слой краски, нижний конец оси дополняется шкивами. Далее, необходимо зацепить ремень на шкив и подсоединить его к генератору. Такие самодельные ветряки обладают мощностью около 800 Вт, и рассчитаны на скорость ветра до десяти метров в секунду.

Защита ветрогенератора от бури

Речь идет о защите устройства от ураганов и сильных порывов ветра. На практике она реализуется двумя способами:

1. Ограничением оборотов ветроколеса с помощью электромагнитного тормоза.
2. Уводом плоскости вращения винта от прямого воздействия ветрового потока.

Первый способ основан на подключении балластной электрической нагрузки к ветрогенератору. О нем мы уже рассказывали в одной из предыдущих статей.

Второй способ предполагает установку складывающегося хвоста, позволяющего при номинальной силе ветра направлять винт навстречу ветровому потоку, а во время бури, наоборот – уводить винт из-под ветра.

Защита складыванием хвоста происходит по следующей схеме.

1. В безветренную погоду хвост расположен немного под наклоном (вниз и в сторону).
2. При номинальной скорости ветра хвост выпрямляется, а винт становится параллельно воздушному потоку.
3. Когда скорость ветра превышает номинальные значения (например, 10 м/с), давление ветра на винт становится больше, чем сила, создаваемая весом хвоста. В этот момент хвост начинает складываться, а винт уходит из-под ветра.
4. Когда скорость ветра достигает критических значений, плоскость вращения винта становится перпендикулярно потоку ветра.

Когда ветер ослабевает, хвост под собственной тяжестью возвращается в исходное положение и поворачивает винт навстречу ветру. Для того чтобы хвост смог вернуться в исходное положение без дополнительных пружин, используется поворотный механизм с наклонным шкворнем (шарниром), который устанавливается на оси поворота хвоста.

Ось поворота хвоста установлена под наклоном: на 20° относительно вертикальной оси и на 45° относительно оси горизонтальной.

Для того чтобы механизм мог выполнять свою основную функцию, ось мачты должна находиться на определенном расстоянии от оси вращения турбины (оптимально – 10 см).

Чтобы при резких порывах ветра хвост не сложился и не попал под винт, с обеих сторон механизма необходимо приварить ограничители.

Рассчитать размеры хвоста и их зависимость от других параметров ВЭУ вам поможет таблица Excel с уже готовыми формулами. В ней желтым цветом обозначена область переменных значений.

Оптимальная площадь хвостового оперения составляет 15%…20% от площади ветроколеса.

Вашему вниманию представлен наиболее распространенный вариант механической защиты ветрогенератора. В том или ином виде он успешно используется на практике пользователями нашего портала.

WatchCat Пользователь FORUMHOUSE

При шторме тормозить винт надо его уводом из-под ветра. У меня, к примеру, при слишком сильном ветре ветряк опрокидывается винтом вверх. Не самый лучший вариант, ведь возврат в рабочее положение сопровождается заметным ударом. Но за десять лет ветряк не сломался.

Ветряные электростанции

Эти новомодные приспособления для получения электроэнергии представляют собой определенное количество генераторов, использующих для работы силу ветра, объединенных в систему вместе с другим вспомогательным оборудованием. Наиболее продвинутыми в направлении электроэнергетики странами являются Германия и Дания. Исследования показывают, что потребление энергии в этих странах существенно ниже по сравнению с их соседями. Также, благодаря тому, что они внедряют возобновляемую энергетику в другие страны, в их бюджете замечается существенный прирост.

Ветряные электростанции бывают двух типов: с горизонтальным и вертикальным расположением оси вращения.

Так выглядит горизонтальный ветрогенератор

Первый тип еще называют пропеллерным, и применяют его чаще всего, так как такие ветряки имеют наибольший коэффициент полезного действия. Их отличает более сложная конструкция, включающая в себя устройство для ориентации по ветру. Самодельное изготовление пропеллерного типа ветряков затруднено. Работают такие установки только при больших скоростях ветра, поэтому их применение в условиях слабых ветров нецелесообразно.

Второй тип – вертикальные ветровые генераторы, имеют более простую конструкцию, и неприхотливы относительно скорости ветра. Минусом таких устройств является их малый коэффициент полезного действия. Любой из типов ветряков имеет существенный минус – это невысокое качество получаемой электроэнергии, что обязывает принять меры для устранения этого недостатка. В качестве компенсаторов используются стабилизирующие устройства, преобразователи и аккумуляторы.

схема горизонтального ветрогенератора

Конструкция стандартной ветряной электростанции имеет следующие компоненты:

• ветряной двигатель;
• элемент, направляющий двигатель по ветру;
• редуктор;
• генератор;
• зарядное устройство;
• аккумуляторная батарея;
• инвертор (преобразователь постоянного тока в переменный).

Если не углубляться в технические вопросы, процесс получения электроэнергии ветряными электростанциями можно описать следующим образом:

1. Ветер воздействует на лопасти ветряка и заставляет их вращаться. Лопасти современных ветряных электростанций имеют длину до тридцати метров и изготавливаются из полиэстера, усиленного стекловолокном или эпоксидным составом. Скорости вращения лопастей зачастую недостаточно для того, чтобы раскрутить генератор.
2. Затем в дело вступает редуктор, который преобразует скорость вращения вала для работы генератора (с 10 – 20 об. /мин до 1000 – 3000 об. /мин).

   
   Стоит отметить, что некоторые ветряные электростанции оборудованы генератором, который подключается к валу без редуктора.

3. Генератор вырабатывает постоянное напряжение, которое поступает на зарядное устройство. Устройства, расположенные на турбине производят мониторинг скорости ветра. В зависимости от показателей, автоматика заставляет выходить станции на оптимальный режим работы. Также, если скорость ветра будет недопустимо большой, система выдаст запрет на вращение турбины. В основном ветряки начинают работать при скорости ветра 4 метра в секунду, а прекращают вращаться при достижении скорости 25 метров в секунду.
4. Аккумуляторные батареи связаны с инверторами, которые необходимы для преобразования постоянного напряжения в переменное, которое мы привыкли использовать.

Сделай сам из дома

Вы хотите производить электричество из природных источников? Вот отличный DIY, который научит вас с легкостью сделать ветряную турбину. Обычно это проект для опытных технических специалистов по ветряным турбинам, но с помощью руководств в списке ниже вы сможете изготавливать ветряки любого типа из нескольких материалов, и они будут функциональными и производительными.

В этой статье мы перечислили 25 проектов ветряных турбин своими руками. Все, что вам нужно сделать, это выбрать проект и начать процесс строительства.Готовый? Давай начнем.

1. Самодельный электрический ветрогенератор

В этом видео-руководстве вы будете делать электрический ветрогенератор 220 В, вам понадобится небольшой баллон с пропаном, металлический лист, сварочный комплект, электрическая ручная пила. , дрель и несколько других принадлежностей. Это не деревообрабатывающий проект, хотя используемые инструменты очень похожи на него. Остальные шаги очень легко выполнить, и я могу вас заверить, что эта ветряная турбина работает.

2.DIY Vertical Axis Wind Turbine

С помощью этого видео-руководства вы сможете создать успешную ветряную турбину с вертикальной осью, создатель использовал двигатель от старого ховерборда, похоже, это сработало очень хорошо, он также работал чтобы получить скорость 7 м / с и мощность 150 Вт для ветряной турбины.

Процесс изготовления этой ветряной турбины с вертикальной осью прост, его может выполнить практически любой человек, располагающий необходимой информацией и материалами.

3. Ветряная турбина своими руками

В этом видео-руководстве создатель успешно создал генератор, который может служить источником энергии для всего дома. Первая попытка создателя этого проекта потерпела неудачу, теперь он снова вернулся с другой техникой и более крупной конструкцией ветряной турбины.

4. Самая простая сборка ветряной турбины

Это действительно самая легкая в сборке ветряная турбина. Если вы перейдете по ссылке, чтобы увидеть описание этого видео, чтобы узнать о материалах, использованных для этого проекта, вы поймете, насколько легко сделать эту ветряную турбину.

5. Ветряная турбина своими руками

В этом проекте ветер совершенно бесплатный, естественный, но турбина будет стоить вам дорого. Вы начнете проект, выкопав довольно глубокую яму в обозначенном месте, где вы собираетесь установить деревянную раму высотой 29 футов. Вам также понадобятся комплекты турбин, которые будут прикреплены к деревянной раме. Это простой проект.

Щелкните для получения более подробной информации

6. Сборка ветряной турбины

Это легкая небольшая ветряная турбина. Для начала вам понадобится несколько материалов, например деревянная основа, 5-дюймовый дюбель. , струна для фортепиано, тонкий поролон, двигатель постоянного тока и некоторые другие принадлежности.Этот проект легко и быстро сделать.

Щелкните для получения дополнительной информации

7. Самодельная ветряная турбина

Вот простая самодельная ветряная турбина, изготовление которой стоит 50 фунтов стерлингов. Это недорогая ветряная турбина, для которой требуется несколько листов фанеры, МДФ и еще несколько инструментов для обработки дерева.

Щелкните для получения дополнительной информации

8. Ветряная турбина своими руками

Это руководство довольно недорогое, вам просто нужно 176 долларов, чтобы иметь возможность закупить материалы для этого проекта.Создатель использовал соединители для батарей, фланцы для труб, провод 16 калибра, трубу из ПВХ и несколько других принадлежностей.

Щелкните для получения более подробной информации

9. Мощная ветряная турбина своими руками с использованием ПВХ

Здесь вы собираетесь использовать трубы из ПВХ для крепления мощной ветряной турбины. Вам понадобится лезвие из ПВХ и старый мотор принтера, который будет приводить в действие весь механизм. Эта ветряная турбина стоит на высоте 12 футов от уровня земли и вырабатывает 12 В постоянного тока для средней скорости ветра.

10.Мини-ветряная турбина DIY

Создатель этого руководства не стал вдаваться в подробности того, как он сделал эту мини-ветряную турбину, скорее он объяснил и продемонстрировал установку ветряной турбины, которую он купил в Интернете по справедливой цене. Итак, посмотрите описание под видео, чтобы узнать больше о том, откуда взялась турбина.

11. Ветряная турбина с вертикальной осью DIY

Это удивительный и творческий способ легко создать ветряную турбину. Создатель использовал 2 велосипедных обода, динамо-машину и штатив.Эта ветряная турбина с вертикальной осью хороша, дешева и проста в изготовлении.

12. Как сделать ветрогенератор

Вы хотите производить чистую энергию с помощью ветряного генератора? Вот как. Это видео-руководство направит вас и расскажет, как это сделать. Вам понадобится небольшой мотор, несколько болтов, гаек, шайб, пластиковые лопасти от стоящего вентилятора и еще несколько расходных материалов.

13. Как построить ветряную турбину

Это простая ветряная турбина, которая будет производить чистую и возобновляемую электрическую энергию.Во-первых, вам нужно следить за своим районом, чтобы получить среднюю скорость ветра, чтобы определить, насколько эффективной будет ваша ветряная турбина. Создатель использовал двигатель переменного тока в качестве генератора.

Щелкните для получения более подробной информации

14. Ветряная турбина своими руками

Эта ветряная турбина все еще находится на экспериментальной стадии, но это все еще отличная идея ветряной турбины, в которой используются 2 двигателя Ametek 30, несколько труб из ПВХ, несколько проводов и еще больше. Процесс изготовления выполняется быстро и легко, и вам не придется много тратить на приобретение необходимых материалов.

Щелкните для получения более подробной информации

15. Ветрогенератор своими руками

Этот ветрогенератор прост в сборке, вам просто понадобится хороший двигатель, чтобы включить его, создатель этого руководства использовал двигатель постоянного тока с низкой частотой вращения, который стоит всего 20 долларов и несколько других компонентов.

Щелкните для получения более подробной информации

16. Малая ветряная турбина Сборка

Это небольшая ветряная турбина, она не маленькая из-за размера внешнего вида, она мала из-за двигателя, используемого в качестве генератора для питания всего механизм.Это простой проект, сделанный своими руками, идеально подходящий для начинающих, чтобы попробовать и усовершенствовать свои навыки и, возможно, в будущем сделать более крупный и лучший ветряк.

Щелкните для получения более подробной информации

17. Ветряная турбина своими руками

Это простое видео-руководство, для которого требуется несколько простых материалов, чтобы создать отличную ветряную турбину, вам понадобится динамо, колесо свободного хода и Цепочка цикла. Это недорогой проект с несложным процессом изготовления.

18. Как сделать ветряную турбину дома

Это отличная ветряная турбина, вырабатывающая 4200 Вт энергии от ветряной турбины, описанной в этом видео-руководстве.Тебе нравится, как это звучит? Затем начните собирать материалы, чтобы приступить к работе. Проверьте ссылку для получения дополнительной информации.

19. Самодельная ветряная турбина с офисным креслом и деталями для стиральной машины

Итак, вместо того, чтобы тратить столько денег на покупку или оплату кому-то, чтобы сделать ветряную турбину для вас, с офисным стулом и несколькими электрическими деталями из Стиральная машина вы можете с комфортом сделать удовлетворительный ветряк для вашего дома.

20. Самодельная ветряная турбина своими руками за 32 доллара

Имея в своем распоряжении всего 32 доллара, вы можете сделать эту недорогую самодельную ветряную турбину.Итак, все, что вам нужно, это двигатель, ветряная мельница и несколько других компонентов, в то время как в этом видео вы найдете инструкции по установке

21. Ветряная турбина своими руками

Вот еще одна потрясающая ветряная турбина, она супер легко сделать и требует много расходных материалов. Вам понадобится деревянная ступица, автомобильный аккумулятор на 12 В, автомобильный генератор переменного тока, который будет служить генератором, система шкивов вместо коробки передач, башня высотой 1,8 метра, а также подшипник и хвостовая часть системы ориентации.

Щелкните для подробностей

22.Ветряная турбина DIY

Это отличная ветряная турбина, которая стоит на высоте 16 футов над землей. Создатель использовал простой магнитный двигатель, взятый с беговой дорожки, с лезвием длиной 4 фута. Если вы в конечном итоге построите все части этой ветряной турбины, вам понадобится помощь, чтобы установить ее.

Щелкните для получения более подробной информации

23. Малая ветряная турбина

Это довольно маленькая ветряная турбина, для которой потребуется опытный инженер-электрик, чтобы установить компонент генератора с нуля, не допуская ошибок, и также легко настроить выпрямитель и другие важные компоненты этого механизма.

Щелкните для получения дополнительной информации

24. Ветровая турбина с осевым потоком 7 футов

Вот ветряная турбина с осевым потоком 7 футов высотой. Он сделан из нескольких сверхдорогих компонентов, обратитесь к руководству, чтобы узнать больше, но имейте в виду, что этот проект стоит 1000 долларов только на материалах.

Щелкните для получения более подробной информации

25. Домашний ветрогенератор для дома

Устали от разрядки электроэнергии, и вы хотели, чтобы у вас был источник электроэнергии, какой бы небольшой он ни был? Вот подходящее видео-руководство, которое решит эту проблему за вас.Вы начнете с того, что купите вентилятор переменного тока, двигатель от старого принтера или любого другого устройства, которое у вас есть, и несколько других деталей, как указано в видео.

Заключение

Вот и все, с более чем 20 руководствами в этом списке вы можете быть уверены, что у вас есть одно или два, которые будут соответствовать вашим потребностям и бюджету, и теперь вы можете сделать ту ветряную турбину, о которой вы все время думали. Спасибо, что заглянули, удачи вам, ура.

Новое изобретение малой ветряной турбины

Изображение: ветряная турбина с деревянными лопастями.Источник: EAZ Wind.

Многие коммерчески доступные небольшие ветряные турбины с пластиковыми лопастями и стальными опорами печально известны своей низкой надежностью, высокой энергоемкостью и ограниченной выходной мощностью.

Построив их из дерева, можно решить эти проблемы. Благодаря своей эстетической привлекательности и возможности производить их на месте, небольшие деревянные ветряные турбины также могут повысить признание общественностью энергии ветра.

Кроме того, инновации в конструкции башни облегчают установку небольших ветряных турбин, снижая потребность в бетонных фундаментах и ​​тяжелой технике.

Низкая производительность

Испытания показали, что имеющиеся в продаже небольшие ветряные турбины не всегда могут вырабатывать достаточно энергии в течение своего срока службы, чтобы компенсировать энергию, необходимую для их производства. Это происходит по трем причинам. Во-первых, это законы физики. Выработка энергии ветряной турбиной увеличивается быстрее, чем ее высота и размер ротора, а это означает, что по мере того, как ветряная турбина становится меньше, ее выходная мощность уменьшается пропорционально.

Во-вторых, лопасти ветряных турбин обычно изготавливаются из пластика, армированного стекловолокном, производство которого требует больших затрат энергии (и его невозможно переработать). Эту энергию необходимо «окупить» в течение всего срока службы ветряной турбины, что может быть проблематичным для машин с малым диаметром ротора.

В-третьих, обслуживание малых ветряных турбин зависит от способности производителя продолжать бизнес и обеспечивать своих клиентов запасными частями. В отличие от солнечных панелей, ветряные турбины имеют много движущихся частей и, следовательно, с большей вероятностью нуждаются в ремонте.Однако поставщики малых ветряных турбин, как правило, имеют еще более короткий срок службы, чем их продукция. [1]

Лезвия по дереву с ручной резьбой

Законы физики изменить нельзя, но сами по себе они не делают небольшие ветряные турбины неэкономичными и неустойчивыми. Решающими являются два других фактора, и с ними можно бороться. Фактически, более двух десятилетий они решались шотландским инженером Хью Пигготтом, который строит небольшие ветряные турбины мощностью 1-2 кВт с диаметром ротора 2-4 метра с использованием твердых деревянных лопастей.[2]

Лезвия из дерева ручной резьбы. Источник: [5]

Лезвия вырезаны вручную на месте с использованием базовых навыков работы с деревом и инструментов. В отличие от лезвий из стекловолокна, для их производства используется мало или совсем не энергия. Это увеличивает вероятность того, что ветряная турбина будет производить больше энергии в течение своего срока службы, чем было необходимо для ее производства.

Вопреки привычному стремлению к эффективности, ветряные турбины Piggott жертвуют пиковой мощностью ради более надежной работы.В машинах используется система закрутки, которая ограничивает мощность турбины при ветре 8 м / с (Beaufort 5), в то время как большинство коммерческих моделей продолжают работать до более высоких скоростей ветра. Это увеличивает надежность, потому что чем быстрее машина вращается, тем быстрее изнашиваются ее детали. [3]

Местное производство

Сравнение ветряных турбин Piggott с коммерчески доступными моделями пришло к выводу, что повышенный выход энергии, генерируемый последними при скорости ветра выше 8 м / с, в значительной степени тратится впустую, поскольку большая часть дополнительной энергии вырабатывается, когда батареи уже полностью заряжены.Исследование также показало, что шотландский дизайн примерно на 20% дешевле с учетом как капитальных, так и эксплуатационных затрат. [3]

Деревянные ветряки в Непале. Источник: [5]

Открытый исходный код

Piggott породил тысячи небольших ветряных турбин своими руками по всему миру. Он также стал основой для нескольких инициатив по ветровой электрификации сельских районов в Монголии, Непале, Перу и Никарагуа. [4-7] В «развивающихся» странах возможность производить и обслуживать турбины на месте является большим преимуществом по сравнению с использованием коммерческих ветряных турбин или солнечных батарей.

Коммерческие ветряные турбины с деревянными лопастями

Использование лопастей из цельной древесины, когда-то обычное для небольших ветряных мельниц и ветряных турбин, в последнее время вызывает новый интерес. [8-9] Наиболее примечательной является история успеха голландской компании EAZ Wind, основанной в 2014 году четырьмя молодыми виндсерферами. Фирма, в которой сейчас работает более 40 сотрудников, продает ветряные турбины с прочными деревянными лопастями фермам и энергетическим кооперативам в регионе. С диаметром ротора 12 метров и выходной мощностью 10 кВт турбины примерно в пять раз больше, чем машины Пигготта.

Ветряк с деревянными лопастями производства EAZ Wind.

Лезвия изготовлены из массивных деревянных балок, которые склеиваются и шлифуются для придания им формы. Затем они покрываются эпоксидным покрытием, чтобы защитить их от влаги, а острая сторона лезвия покрывается полосой армированного стекловолокном пластика, чтобы сделать его более прочным.

По данным производителя, ветряные турбины, установленные на опорах высотой 15 м, производят около 30 000 кВтч электроэнергии в год, что соответствует потреблению электроэнергии десятью голландскими домохозяйствами.Машина продается за 46 000 евро, что делает ее дешевле, чем солнечная фотоэлектрическая система (4600 евро на семью, или менее половины цены солнечной фотоэлектрической системы). Срок окупаемости — в ветреных северных Нидерландах — от 7 до 10 лет.

Общественное признание

Интересно, что выбор EAZ Wind для деревянных лопастей не обусловлен целью снижения энергии, воплощенной в ветряной турбине. Скорее, миссия компании состоит в том, чтобы сделать сельскую местность — особенно фермы, но также и небольшие деревни — самодостаточными с точки зрения производства электроэнергии путем разработки более красивых ветряных турбин местного производства, на которые люди не жалуются.Как и во многих других странах, большие ветряные турбины — и идущие с ними линии электропередачи — вызывают большое сопротивление местных жителей в Нидерландах.

Установка ветряка. Изображение: EAZ Wind.

Подход вроде работает. Когда ферма устанавливает ветряную турбину, ее соседи обычно являются следующими клиентами. К настоящему времени EAZ Wind продала более 400 ветряных турбин. Общественное признание ветровой энергии, по-видимому, поощряется двумя факторами.Во-первых, ветряки с деревянными лопастями имеют более естественный вид, что увеличивает их эстетическую привлекательность.

Во-вторых, машины производятся на месте, а это означает, что покупка ветряной турбины поддерживает местную экономику. Древесина для лезвий поступает из соседней провинции и обрабатывается местными компаниями.

Деревянные башни

Турбины EAZ Wind имеют деревянные лопасти, но стальные башни. Шведская компания InnoVentum использует другой подход: ее ветряные турбины имеют деревянную башню, а лопасти сделаны из пластика.Башни высотой 12 м или 20 м имеют уникальную конструкцию и состоят из небольших деревянных модулей, которые можно скрепить болтами на земле за несколько часов.

Деревянная башня ветряной турбины Innoventum.

Для многоопорных башен не требуется — или гораздо меньше — бетона для фундамента, и они могут быть возведены без использования крана, используя вместо этого трос и лебедку. С 2012 года их было установлено около пятнадцати. Как и EAZ Wind, компания стремится создать новый эстетический уровень, который может помочь повысить признание ветряных турбин.

Деревянная башня ветряной турбины Innoventum.

Конечно, оба подхода можно комбинировать, в результате чего получатся небольшие ветряные турбины с деревянными лопастями, башней и другими конструктивными элементами. Небольшая ветряная турбина, которая почти полностью построена из дерева — без редуктора и генератора — еще больше снижает количество энергии, необходимой для ее производства, что делает ее более экономичной и устойчивой на протяжении всего срока службы.

С точки зрения выбросов углерода небольшая деревянная ветряная турбина может даже считаться поглотителем углерода, потому что древесина поглощает CO2, который деревья забрали из атмосферы.

Ветряк с деревянными лопастями и башней. InnoVentum.

Сочетание ветра и солнца

Новейшие продукты от EAZ Wind и InnoVentum включают солнечные панели в основе конструкции. Поскольку ветряная турбина и солнечная фотоэлектрическая система могут использовать одну и ту же опорную конструкцию, электрическую систему и накопитель энергии, такой подход позволяет экономить деньги и ресурсы. Сочетание солнечной и ветровой энергии также увеличивает шансы на получение достаточной выходной мощности в любое время, снижая потребность в хранении энергии, которое является наиболее неустойчивой частью автономной энергетической установки.

Солнечные панели и ветряная турбина используют одну и ту же несущую конструкцию. Изображение: InnoVentum.

В гибридной модели солнечного ветра от EAZ Wind мощность ветряной турбины вдвое превышает мощность солнечных фотоэлектрических панелей, что отражает местный климат (ветрено, но не очень солнечно). Добавление солнечных панелей увеличивает выработку электроэнергии до 45 000 кВтч в год, что соответствует потребности в электроэнергии 14 голландских домашних хозяйств. Однако использование солнечных панелей значительно увеличивает реальную энергию системы, так что она больше не может быть поглотителем углерода.

Солнечные панели и ветряная турбина используют одну и ту же несущую конструкцию. Изображение: InnoVentum.

Децентрализованное производство электроэнергии

Небольшие деревянные ветряные турбины предлагают дополнительные преимущества, присущие всем децентрализованным источникам энергии. Тот факт, что за них платят те же люди, которые пользуются их льготами, увеличивает их общественное признание. Они также устраняют необходимость в линиях электропередачи, и чем больше электроэнергии производится и используется на местном уровне, тем менее сложным становится интеграция непредсказуемой энергии ветра в центральную сеть.И последнее, но не менее важное: связь между использованием энергии и спросом способствует более низкоэнергетическому образу жизни.

Часть 2: Можем ли мы снова строить большие ветряные турбины из дерева?

Крис Де Декер

---

Артикул: [1] Костакис, Василис и др. «Конвергенция цифровых ресурсов общего пользования с местным производством с точки зрения роста: два показательных случая». Журнал чистого производства 197 (2018): 1684-1693. [2] Как построить ветряк. Хай Пигготт, 2003.[3] Суманик-Лири, Джон и др. «Небольшие ветряные турбины местного производства: в сравнении с коммерческими машинами». Материалы 9-го семинара PhD по ветроэнергетике в Европе. 2013. [4] Мишнаевский, Леон и др. «Материалы для лопастей ветряных турбин: обзор». Материалы 10.11 (2017): 1285. [5] Мишнаевский-младший, Леон и др. «Прочность и надежность древесины для компонентов недорогих ветряных турбин: расчетный и экспериментальный анализ и приложения». Ветровая инженерия 33,2 (2009): 183-196.[6] Мишнаевский-младший, Леон и др. «Небольшие ветряные турбины с деревянными лопастями для развивающихся стран: выбор материалов, разработка, установка и опыт». Возобновляемая энергия 36,8 (2011): 2128-2138. [7] Синха, Ракеш и др. «Выбор непальской древесины для изготовления лопастей малых ветряных турбин». Ветровая инженерия 34.3 (2010): 263-276. [8] Клаузен, П. Д., Ф. Рейнал, Д. Х. Вуд. «Разработка, производство и испытания лопастей малых ветряных турбин». Достижения в конструкции и материалах лопастей ветряных турбин.Woodhead Publishing, 2013. 413-431. [9] Пурраджабиан, Абольфазл и др. «Выбор подходящей древесины для небольшой лопасти ветряной турбины: сравнительное исследование». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики 100 (2019): 1-8.

Изображение: InnoVentum.

Домашняя ветряная турбина DIY: как построить ее

Домашняя ветряная турбина — очень эффективный способ выработки электроэнергии. Вам не нужны внешние устройства для генерации ветра. Просто правильный поток ветра сделает работу плавно.Если вы домовладелец, вы, очевидно, будете искать способы сэкономить деньги в любой ситуации. В этом случае вам поможет ветряк.

Это не только поможет вам вырабатывать электроэнергию в вашем доме, но вы также получите бесплатную электроэнергию. Звучит прибыльно, правда? Хорошая новость заключается в том, что вы можете легко построить турбину, если знаете правильные методы и имеете подходящие инструменты для своего проекта.

Первоначально проект может показаться сложным, но если вы соберете надлежащие знания о методах и достаточно умны, сборка турбины будет выглядеть как другие простые проекты, которые вы, возможно, выполняли в прошлом или слышали от некоторых рабочих.

Тем не менее, эта статья предоставит вам полезную информацию, которая понадобится вам для создания турбины. Информация будет представлена ​​в более простой форме, чтобы вам было легче ее понять.

Тогда, без лишних слов, приступим.

Как легко построить ветряную турбину

Следуйте упомянутому процессу, чтобы вы могли легко построить турбину без каких-либо колебаний. Как новичок, вы должны работать с минимальной мощностью и постепенно повышать свой уровень.

Какие инструменты вам понадобятся?

Разместите все инструменты в одном месте, чтобы вы могли составить мысленную карту того типа инструментов, которые вам понадобятся во время вашей конкретной работы. Если возможно, составьте список инструментов. Начните с трубки из ПВХ, круглой металлической детали и винтов. Тогда вам понадобится дрель. Это основные инструменты для выполнения вашей работы.

Без них ваш проект будет казаться невозможным. В случае генератора используйте двигатель.Наряду с этим положите пластиковый лист, прямоугольный металл, большой кусок дерева для основания и кронштейна для трубы. Затем завершите это с помощью проводов для электрического соединения и аккумулятора.

Процесс сборки: ветряная турбина

Вы можете легко изготовить лопасти, отрезав трубку из ПВХ по форме лопасти. Трубка должна быть достаточно широкой, чтобы выдерживать любую скорость ветра. Лопасти могут быть разных размеров, поэтому вы должны обязательно разрезать лопасть и придать ей форму, которая будет пропорциональна общему размеру ветряной турбины.

Для жилых помещений подойдет лезвие длиной от 16 до 20 дюймов. После того, как вы разрежете трубку из ПВХ и сформировали 4 лезвия одинаковой длины, просто прикрепите ее к ступице. Ступица может быть изготовлена ​​из круглой металлической детали. Просверливание ступицы следует производить осторожно, чтобы она идеально подошла к двигателю.

Возьмите лезвие и аккуратно прикрутите его к ступице. Убедитесь, что прикрученные лезвия затянуты достаточно туго, чтобы они не расшатались во время вращения.

Соответственно, возьмите двигатель и терпеливо прикрепите его к дереву.Длина доски должна быть около 36 дюймов. В целях безопасности накройте двигатель пластиковым листом. Это защитит двигатель от повреждений, вызванных колебаниями погодных условий.

Присоедините прямоугольный металлический элемент к другому концу дерева, чтобы он действовал как хвостовой плавник. Это поможет направить лопасти в том направлении, где ветер наиболее сильный, и поможет получить больше мощности в целом. За мотором аккуратно просверлите и вставьте провода.Возьмите кронштейн трубы и прикрепите его под отверстием.

Затем вставьте трубу еще меньшего размера на кронштейн. Убедитесь, что труба меньшего размера может двигаться легко и свободно, чтобы лопасти могли свободно вращаться из-за ветра. Возьмите проволоку и вставьте ее в трубу.

После этого возьмите всю систему, которую вы построили, и прикрепите ее к куску дерева, достаточно большому, чтобы идеально работать в качестве основы. Это основание должно быть прикреплено к земле или к любой другой системе с грузами, чтобы получить идеальную опору.

Это необходимо сделать, потому что основание и вся система ветряной мельницы должны стоять прочно и вертикально при сильном ветре. Осторожно протяните провод от двигателя ветряной турбины к сухому месту, где вы поместили аккумулятор. Осторожно подключите провод между двигателем и аккумулятором.

Точно так же подключение осуществляется за счет накопления электроэнергии, которая будет вырабатываться в результате преобразования энергии ветра. Вы также можете использовать для этой цели дополнительную батарею.Если ваш текущий аккумулятор полностью заряжен, вы можете просто заменить его новым. Таким образом, производство электроэнергии будет постоянным.

Преимущества ветряной турбины

• Счет за электроэнергию снизится более чем на 50%. Вы будете потрясены, когда проверите счет.
• Он использует только ветер по назначению. Для его работы не требуются никакие другие внешние устройства или источники.Следовательно, он работает только с естественной ветровой энергией.
• Вы можете установить его в любом месте в соответствии с вашими предпочтениями, будь то в саду, на крыше и т. Д.
• Вы даже можете добавить к генератору солнечные двигатели для выработки электроэнергии. В этом случае всю работу сделают энергия ветра и солнца.
• Этот процесс экологически безопасен, так как не выделяет в атмосферу токсичные газы (оксид углерода и т. Д.). В этом смысле ветряная турбина оказывается экологически чистой.
• Рабочий процесс турбины не требует воды. Таким образом, потребление воды для этой цели не используется, и в результате благодаря использованию этой системы во всем мире экономятся тонны воды.

Заключение

Надеюсь, это руководство дало вам всю информацию, которую вы искали. Наслаждайтесь работой над проектом и получайте вознаграждение от ветряной турбины.

Хорошего дня!

(PDF) Ветряк с низкой скоростью ветра в версии DIY

Ветряк с низкой скоростью ветра в версии DIY

Alex van den Bossche

EELAB Electric Energy Lab

Ghent University

Gent Belgium

[email protected]

Аннотация. Ветровая энергия все еще имеет место, так как она может генерировать

энергии зимой, когда меньше солнца и когда скорость ветра

выше. В данной статье предлагается решение для недорогих лопастей

из полиэтиленовой трубы (ПЭ) и недорогого электровелосипедного генератора

, которое можно реализовать своими руками (DIY)

человека. Он предназначен для использования в качестве ветряной турбины с низкой скоростью ветра (LWWT).

Конструкция скорее оптимизирована в сторону низкой стоимости / площади захвата,

, а не стоимости / номинальной мощности. Он использует вариант принципа закрутки хвоста

на HAWT, чтобы избежать пружин или активного контроля рыскания

.

Ключевые слова: возобновляемые источники энергии; слабый ветер; ветряная турбина; прямой привод

; постоянный магнит, удвоитель напряжения

I. ВВЕДЕНИЕ

Небольшие ветряные турбины обычно проектируются для прибрежных районов

, где средняя скорость ветра составляет e.грамм. Доступны 6 м / с, при

максимальных точках мощности даже 12 м / с, это обеспечивает высокое число оборотов

и, следовательно, большую мощность для того же номинального крутящего момента генератора

. Предлагаемая конструкция

предназначена для использования в домашних условиях

и для

внутренних участков, чтобы иметь возможность

собирать мощность при более слабом ветре

со скоростями от 2 м / с до 6-

8 м / с. Скорость сокращения составляет около

2,5 м / с, и он продолжает вращаться со скоростью 2 м / с

.В турбине «сделай сам»

(рис. 1) были использованы материалы и

техники

, которые подойдут не слишком опытному любителю

. Для экземпляра

сварка не требуется.

Рис. 1. Ветротурбина рядом с небольшим

ателье

II. КОНСТРУКЦИЯ ЛЕЗВИЯ

Маленькие лопасти и низкая скорость ветра, как правило, требуют выпуклого или

даже изогнутого поперечного сечения лопастей. Однако в обычной обработке

это непросто.Например, в более крупных ветряных турбинах используются лопатки, армированные волокном

, с намоткой из нити, где вогнутые поперечные сечения

трудно реализовать или требуют дорогостоящих технологий литья под давлением из смолы

[1]. Также в деревянных лопастях на

сложнее реализовать вогнутые поперечные сечения [2].

В коммерческих небольших ветряных турбинах вогнутые формы лопастей

снова возможны, поскольку они используют технологию литья под давлением.

Однако, начиная с полимерных труб, легко создать несколько лопастей

с изгибом или вогнутостью.При малых скоростях ветра и малой ширине лопастей

число Рейнольдса ниже, чем для больших ветряных турбин

. так что вогнутые лезвия могут работать лучше, или допускается не менее

.





Dv

Re  

Для v = 60 м / с, D = 50 мм,  = 1,2 кг / м3, µ = 18,6 10-6 Пас,

Re = 200000. Так что это число скорее максимальное, так как имеет место

и

более низких скоростей ветра. Если исходить из пластиковых труб

, то наиболее доступным материалом является ПВХ.Первая попытка

была сделана ранее для лезвия длиной 0,8 м.

метра, сделанного из водосточной трубы из ПВХ диаметром 80 мм. Полоса из нового пластика

была протестирована перед выдержкой в ​​морозильной камере при -18 °, и

была разбита об угол деревянного бруска, она отлично выдержала

, также ее можно согнуть в радиусе 2 см. без взлома

. Однако через 6 месяцев на небольшой испытательной турбине

лопасти сломались близко к основанию, но не у крепежных винтов.

Те же тесты при низкой температуре были проведены после теста, и

ПВХ действительно вел себя как новые. После поиска в литературе

можно выяснить, что ПВХ чувствителен к механической усталости ПВХ

при 40% деформации текучести [3]. Таким образом,

не следует использовать этот материал в конструкции ветряных турбин

. Тот же небольшой тест ветряной турбины

был проведен с лопастями

, сделанными из старого полиэтилена PE диаметром 80 мм

, трубы возрастом 40

лет, что дает уже 4 года

«второй жизни» в ненагруженном

ветряк (есть только

закрутка хвостовой защиты

).

Рис. 2. Испытание малогабаритного полиэтилена без генератора

диаметром 1,6 м из трубки диаметром 80 мм

.

Полиэтиленовые лопасти отлично противостоят усталости и солнцу,

они, кажется, даже не выходят из строя при касании пилона, когда соединительный стержень

сломан. Есть еще один странный эффект сильно изогнутых лопастей

: они почти не вращаются, когда ветер 180 °

в неправильном направлении. Это упрощает конструкцию защиты.Недостатком

является то, что полиэтилен имеет более низкий Е-модуль, чем

ПВХ или армированный волокном пластик. Таким образом, необходимо использовать несколько более толстый материал

, а внешняя часть лезвия должна иметь форму

, предназначенную для правки под действием центробежных сил. PE также подвергается предварительному напряжению

во время изготовления, даже если продукт отжигается при

в конце производственного процесса. Итак, при резке трубы

2013 Восьмая международная конференция и выставка по экологическим автомобилям и возобновляемым источникам энергии (EVER)

978-1-4673-5271-0 / 13 / $ 31.00 © 2013 IEEE

Как сделать дешевую ветряную турбину своими руками | Окружающая среда | Все темы от изменения климата до сохранения | DW

Энергия ветра — одна из ведущих форм зеленой энергии, и, как и в случае со многими видами производства электроэнергии, большинство людей не могут легко произвести ее дома. Либо это?

С 2013 года Дэниел Коннелл, дизайнер и изобретатель из Новой Зеландии, вносит свой вклад в защиту окружающей среды, обучая людей во всем мире создавать свои собственные мини-ветряные турбины.Это может показаться почти невыполнимым делом, но, настаивает он, это не сложно.

«Если вы можете разрезать и складывать бумагу, вы можете сделать ветряную турбину. Это действительно так просто. Кроме того, это очень дешево; это будет стоить вам максимум 35 евро», — сказал новатор, добавив, что многие люди, у которых есть посещал его семинары в Европе, Новой Зеландии и Австралии, «никогда раньше не проводил учений».

Connell также сделал учебное пособие по созданию дешевой турбины, сделанной своими руками, доступное в Интернете.Все, что нужно потенциальным производителям энергии ветра, — это доступ к таким инструментам, как дрели, гаечные ключи и ремесленные ножи.

Ветряная турбина с вертикальной осью была одним из 177 проектов, которые были представлены на переговорах по изменению климата в Париже в декабре 2015 года. Это также не первая попытка Коннелла заняться возобновляемыми источниками энергии своими руками. Он также разработал дешевый коллектор солнечной энергии с открытым исходным кодом, известный как Solarflower.

Практический опыт

Для Коннелла особенно важно, чтобы учащиеся получали практический опыт, чтобы они могли создавать что-то для себя.И он применяет то же мышление к своей собственной жизни, решив не поступать в университет на том основании, что большинство программ на получение степени слишком теоретичны.

«Иногда меня немного шокирует», — сказал Коннелл DW. «Однажды я провел семинар в университете, где студенты прошли курс специально для того, чтобы заниматься чем-то практическим — они хотели заниматься чем-то практическим. Как оказалось, мой однодневный семинар был буквально единственным разом, когда они делали что-то практическое. в течение всего курса «.

Коннелл также надеется, что его разработки помогут создать более локальный, децентрализованный подход к возобновляемым источникам энергии.

«[Сделай сам] — лучшее решение и лучший способ делать вещи: производить все как можно ближе к себе географически. К тому же нам, живущим на Западе, намного приятнее производить энергию и свою собственную еду. . »

Как превратить металлолом в работающую ветряную турбину

Посмотрите на эту удивительную ветряную турбину, работающую из металлолома и пластика, сделанную своими руками.

Если видеоплеер не работает, вы можете щелкнуть по этой альтернативной ссылке на видео.

Если у вас есть куча старого металла и старый принтер, который ничего не делает, почему бы не подумать о том, чтобы заставить их работать? С помощью этого простого руководства вы можете превратить их в практичный ветряк своими руками.

Прочтите, чтобы узнать, как это сделать.

Источник: Tech Paradise / YouTube

Как вы понимаете, как и в любом проекте подобного рода, вам потребуются некоторые инструменты и материалы, прежде чем вы начнете.

Необходимые материалы и снаряжение

Шаг 1: Изготовьте лезвия и опоры

Имея все свое снаряжение и материалы в руках, пора приступить к сборке. Сначала возьмите трубу из ПВХ и разрежьте ее на части длиной 5 футов.

Отметьте форму лезвий и вырежьте их тоже.Вы можете использовать что-то вроде угловой шлифовальной машины, чтобы быстро с этим справиться.

Источник: Tech Paradise / YouTube

Когда лезвия готовы, возьмите пластину из мягкой стали и разметьте квадрат 10 дюймов (25,4 см) на 10 дюймов (25,4 см).

Источник: Tech Paradise / YouTube

Возьмите угловую шлифовальную машину и вырежьте квадрат. Удалив угольник, потрите угловой шлифовальной машиной края среза, чтобы удалить зазубрины и другие острые края, если это необходимо.

Источник: Tech Paradise / YouTube

Затем с помощью чего-нибудь прямого, например металлической линейки, наметьте две пересекающиеся диагональные линии на пластине.Это необходимо для определения точного центра стальной пластины.

Источник: Tech Paradise / YouTube

После этого нарисуйте горизонтальную и вертикальную линии, которые также пересекают центральную точку.

Источник: Tech Paradise / YouTube

Когда пластина готова, вернитесь к лопастям турбины и, если они еще не установлены, вырежьте два отверстия для болтов в основании передней кромки каждой лопасти.

Измерьте расстояние между отверстиями.

Источник: Tech Paradise / YouTube

Вернитесь к своей стальной пластине и отметьте положение первых отверстий для болтов на вертикальной и горизонтальной линиях пластины примерно на 3/8 дюйма (10 мм) от края.

Источник: Tech Paradise / YouTube

Пробейте отверстия молотком и гвоздем или кернером. После этого просверлите отверстия диаметром 1/8 дюйма (3 мм) через метки перфорации для первых точек крепления лезвия.

Источник: Tech Paradise / YouTube

Также просверлите отверстие в самом центре пластины. Затем отметьте отверстия для вторых болтов на том же расстоянии от первого, что и на лезвиях.

Пробейте точки еще раз и просверлите пилотные отверстия, как прежде. После этого увеличьте все отверстия до 15/64 дюйма (6 мм).При этом не забудьте добавить смазку (кокосовое масло, к вашему сведению, неплохо).

Источник: Tech Paradise / YouTube

По завершении очистите стальную пластину и удалите зазубрины и другие острые кусочки металла с помощью угловой шлифовальной машины.

Шаг 2: Завершите основные опорные стойки турбины

Затем возьмите стальные полосы и разметьте ряд линий для установки опорных пластин ротора.

Источник: Tech Paradise / YouTube

По завершении просверлите ряд пилотных отверстий 5/64 дюйма (2 мм) вдоль точек крепления.Увеличьте отверстия до 15/64 дюйма (6 мм).

Источник: Tech Paradise / YouTube

После этого разрежьте металлическую полосу на более мелкие полосы с помощью угловой шлифовальной машины.

Источник: Tech Paradise / YouTube

Удалите все зазубрины и острые края с обрезанных краев, как прежде.

Шаг 3: Приварите опоры ротора

Теперь, когда опоры несущего винта готовы, мы можем приступить к сборке турбины. Возьмите оставшуюся длинную стальную полосу и начните точечную сварку к ней стали опор ротора.

Возьмите одну из самых длинных полос меньшего размера и приварите ее точечной сваркой под углом 90 градусов к самому концу основной полосы. Затем возьмите длинный болт и отметьте положение второй длинной металлической детали.

Источник: Tech Paradise / YouTube

Убедитесь, что обе части идеально квадратны и перпендикулярны основной опоре. Также проверьте, может ли болт двигаться свободно.

Когда все будет готово, полностью сварите детали и продолжайте проверять, что болт (который будет ротором) может полностью и свободно вращаться.

Теперь возьмите меньшие пластины и приварите их к другому концу такой же большей полосы металла.Как и прежде, убедитесь, что пластины квадратные и перпендикулярные.

Источник: Tech Paradise / YouTube

При необходимости отрегулируйте, как и раньше, чтобы направляющий болт мог свободно вращаться.

Шаг 4: Соберите лопасти и приступайте к сборке собственно турбины.

Возьмите квадратную металлическую пластину и добавьте пятно M6 через центральное отверстие. Добавьте шайбы и закрепите болт гайками.

Источник: Tech Paradise / YouTube

По завершении возьмите несколько меньших 6-миллиметровых болтов и гаек и прикрепите каждое лезвие к пластине.Сложите каждое лезвие под углом 90 градусов друг к другу.

Источник: Tech Paradise / YouTube

Теперь, когда лопасти полностью закреплены на ступице, возьмите весь узел и прикрепите его к главной опорной балке с помощью длинного болта.

Источник: Tech Paradise / YouTube

Добавьте гайку на конец болта, чтобы удерживать ступицу на месте, но не затягивайте полностью, чтобы он мог свободно двигаться. Затем прижмите всю раму к квадратной стальной трубке равного размера.

При необходимости приварите две детали вместе.

Источник: Tech Paradise / YouTube

Когда все будет готово, установите на место свой главный столб турбины. При необходимости закрепите его на месте (цементированием), а затем добавьте основной узел ветряной турбины в верхнюю часть стойки.

Источник: Tech Paradise / YouTube

В комплекте возьмите старый пластиковый или металлический гофрированный лист. Отметьте конструкцию и размеры заднего руля для турбины и вырежьте деталь с помощью угловой шлифовальной машины.

С этим комплектом просверлите монтажные отверстия в руле направления, чтобы прикрепить его к опорной стойке для последующего прикрепления к главной турбине в сборе.

Источник: Tech Paradise / YouTube

В комплекте возьмите старый кусок трубопровода из ПВХ или дерева и прикрепите его к рулю, используя только что просверленные монтажные отверстия. Для выполнения работы можно использовать старые металлические кронштейны или стяжки.

Источник: Tech Paradise / YouTube

После этого перенесите весь узел руля направления на главную турбину и прикрепите его к задней части опоры лопастей. Опять же, вы можете использовать для этого кабельные стяжки или создать более стабильный способ крепления двух частей.

Источник: Tech Paradise / YouTube

После завершения оставьте конструкцию, чтобы она могла свободно двигаться, и посмотрите, вращаются ли лопасти и вся сборка движется при любых изменениях направления ветра. Если нет, отрегулируйте соответственно.

Источник: Tech Paradise / YouTube

Шаг 5: Постройте систему выработки энергии турбины

После завершения основной механической сборки ветряной турбины мы можем перейти к созданию электронных кубов. Возьмите свой старый принтер, найдите и снимите шаговый двигатель в как можно более полном состоянии.

Источник: Tech Paradise / YouTube

Проверьте движение шестерен и при необходимости смажьте. Затем, если вы хотите, вы можете подключить двигатель к вольтметру и проверить, выдает ли он мощность, когда вы вручную переключаете шестерни.

Источник: Tech Paradise / YouTube

Когда вы будете довольны, спроектируйте и соберите приспособление для крепления шагового двигателя к вашей ветряной турбине.

Источник: Tech Paradise / YouTube

Затем постройте муфту для соединения оси лопастей турбины, чтобы вращать шестерни шагового двигателя.

Источник: Tech Paradise / YouTube

В этом случае создатель использовал пару болтов для сборки разветвленной сборки, которая будет использоваться для этой цели. При необходимости отрежьте излишки металла.

По завершении подсоедините шаговый двигатель к валу главной турбины, если это необходимо.

Источник: Tech Paradise / YouTube

После этого снова прикрепите основной узел турбины к мачте или опоре ветряной турбины.

Крупный план муфты в сборе. Источник: Tech Paradise / YouTube

После установки проверьте работу турбины и шагового двигателя.По мере вращения лопастей они должны легко вращать шаговый двигатель.

Если нет, отрегулируйте сборку, как необходимо. И снова вы можете подключить шаговый двигатель к вольтметру, чтобы увидеть, сколько энергии вырабатывает ваша турбина.

Вы также можете подключить некоторые другие небольшие электронные устройства, например, светодиодный аварийный светильник. Турбина должна вырабатывать достаточно электроэнергии для ее питания!

Источник: Tech Paradise / YouTube

На этом ваша ветряная турбина из лома, сделанная своими руками, готова. Все, что вам нужно сделать сейчас, это решить, что вы хотите, чтобы он работал на регулярной основе.

Если вам понравился этот проект, возможно, вам понравятся и другие проекты по переработке металлолома в золото. Как насчет, например, стильного уличного держателя для шланга?

Interesting Engineering является участником партнерской программы Amazon Services LLC и различных других партнерских программ, поэтому в этой статье могут быть партнерские ссылки на продукты. Нажимая ссылки и делая покупки на партнерских сайтах, вы не только получаете необходимые материалы, но и поддерживаете наш сайт.

Как собрать игрушечный ветряк своими руками для ваших детей

Этот забавный проект своими руками достаточно легко реализовать с детьми, и это отличный способ заинтересовать их возобновляемыми источниками энергии. Он не производит тонны энергии, но дети будут поражены их способностью самостоятельно зажечь лампочку.

1. Что вам понадобится

Некоторые детали можно найти дома или в строительном магазине:

• 5 1 ″ Фитинги из ПВХ 90 °
• 3 Тройник из ПВХ 1 ″
• 1 Муфта из ПВХ, 1 дюйм
• 6 6 ″ частей 1 ″ трубы из ПВХ
• 1 24 ″ кусок 1 ″ трубы из ПВХ
• 1 2-дюймовый кусок 1-дюймовой трубы из ПВХ
• 2 зажима типа «крокодил»
• Как минимум 3 листа пробкового дерева 15-18 дюймов, тарелки для пирогов, индексные карточки или бумажные тарелки
• Инструмент для зачистки проводов
• изолента
• Клей
• Сверло

Возможно, потребуется заказать некоторые детали:

• 1 Ветрогенератор (состоит из небольшого двигателя постоянного тока, но модели из ремесленных или хозяйственных магазинов не работают)
• Монтажный провод 4 ’22 калибра
• 1 Ступица для обжима
• Как минимум 6 тополевых дюбелей диаметром 1/4 дюйма

Некоторые из этих деталей можно специально заказать в KidWind.

2. Сделайте дно

Возьмите 4 штуцера из ПВХ под углом 90 °, 2 тройника из ПВХ и 4 отрезка трубы из ПВХ длиной 6 дюймов. Соедините их вместе, чтобы получились боковые перекладины и ножки. Просверлите отверстие в одном из оставшихся Т-образных фитингов и используйте его в качестве средней детали, чтобы провода можно было спрятать внутри ПВХ.

3. Сделайте прядильную деталь

Двигатель необходимо подключить к проводам. Оберните двигатель изолентой, чтобы сохранить его в ПВХ. Возьмите 1 штуцер 90 °, 1 соединитель из ПВХ и 1 2 дюйма длины из ПВХ и соедините их, чтобы образовать одну L-образную деталь.Затем двигатель можно вставить в соединительную муфту, пропустив провода через новую трубку из ПВХ.

4. Собираем все вместе

Теперь возьмите провода и продолжайте продевать их в основание через отверстие, которое вы просверлили ранее. Сверху наденьте Г-образную трубку. Прикрепите основание из ПВХ к башне с помощью Т-образных фитингов.

5. Конструирование лезвий

Вырежьте лезвия формы из пробкового дерева или бумажных тарелок.Прикрепите их к дюбелям и вставьте дюбели в обжимную втулку. Убедитесь, что ступица затянута.

6. Проверьте это!

Возьмите рождественскую светодиодную лампочку, зачистите провода и подключите их к тем, которые используются в турбине. Этот проект — одновременно развлечение и отличная возможность научить детей силе, передаче энергии и электричеству.

Более подробную информацию о конструкции можно найти здесь.

Изображения (c) KidWind

(Посещали 3994 раза, сегодня 1 посещали)

.