С древних времен и до сегодняшнего дня человечество пытается найти альтернативные источники энергии. Но, несмотря на прогресс в абсолютно всех без исключения отраслях промышленности и регулярное внедрение в производство инновационных способов получения мощности, самыми надежными и распространенными по-прежнему остаются природные ресурсы – вода, ветер и пр. И если с монтажом гидроэлектростанции у рядового потребителя могут возникнуть проблемы, то оборудовать такой механизм, как ветряк для частного дома, в состоянии практически каждый хозяин. Именно об этом устройстве, его технических характеристиках, видах и особенностях монтажа далее пойдет речь.
Что собой представляет ветряной генератор?
Такой механизм представляет собой изделие, основное назначение которого заключается в преобразовании энергии ветра в электрическое напряжение. Подобными приборами, которые среди потребителей именуются ветряками, пользовались еще на заре нашей эры, только форма их, безусловно, была иной. Сегодня такое устройство значительно усовершенствовалось.
Основной ресурс для такого механизма – это ветер. Исходя из проводимых наблюдений, основывающихся на его скорости и плотности, специалисты выясняют, какой именно должна быть высота для размещения этого прибора, каким количеством лопастей он должен обладать и пр. Генераторы для ветряка производятся на специализированных предприятиях, однако многие хозяева предпочитают изготавливать такой механизм своими силами при помощи подручных средств. Но прежде чем говорить об особенностях этого процесса, следует выяснить, каким образом функционирует такой механизм.
Принцип работы самодельного ветряка
Очень похожей на систему этого генератора является знакомая всем турбина самолета. Главное отличие – у ветряка вращение лопастей происходит не за счет работы мощного двигателя. В основе функционирования лежит свободная энергия ветра, которая поглощается и впоследствии преобразуется в нужное хозяевам электричество.
Как правило, форма лопастей подбирается такая, чтобы любое, даже малейшее дуновение было ощутимым, а механизм сразу же на него реагировал. Несмотря на то что скорость вращения часто кажется низкой, малые шестерни крутятся гораздо быстрее больших, что не всегда заметно на первый взгляд. Работая таким образом, механизм прекрасно справляется с разгоном лопастей и энергия производится в нужном объеме.
Основные достоинства ветряных генераторов
К неоспоримым преимуществам подобных изделий можно отнести следующие:
— экологическая безопасность. Ветряк для частного дома никак не влияет на состояние атмосферы и не выделяет в воздух никаких вредных выхлопов и газов, поскольку топлива для его функционирования не требуется;
— как становится понятно, этот механизм очень выгоден с экономической точки зрения, так как тратиться на горючее не придется. Все расходы будут связаны лишь с монтажом структурных частей ветряка, и в частности его генератора.
Однако у такого функционального устройства все же есть и некоторые отрицательные характеристики, о которых нельзя не упомянуть.
Недостатки ветряков
Главный минус изделия – неспособность управлять скоростью его работы, что объясняет постоянную разницу в объеме производимой энергии. Говоря проще, при отсутствии ветра возникает неизбежная необходимость использовать иной источник, функционирующий уже на каком-либо топливе.
Кроме того, с точки зрения эргономичности подобные установки не очень удобны, поскольку они занимают много места. К тому же для максимального эффекта размещать их лучше всего на возвышенности, а не на равнинной местности.
Монтируя вертикальный ветряк, крайне важно согласовать его установку с соседями, так как встречаются случаи, когда этот механизм выступает серьезной помехой для телевизионных антенн, а уровень шума порой бывает слишком высоким.
Далее следует рассмотреть два основных типа ветряка – горизонтальный и вертикальный. У каждого из них есть свои особенности, связанные как с установкой, так и с эксплуатацией.
Устройство горизонтального ветрогенератора
Различие между двумя вышеупомянутыми видами этих механизмов заключается в расположении оси. Горизонтальный вариант является более распространенным для обеспечения электричеством небольших построек частного типа и состоит из следующих структурных компонентов:
- Роторный вал.
- Коробка передач.
- Непосредственно генератор.
- Система тормозов.
Перед тем как сделать ветряк, следует четко уяснить, что лопасти такого изделия должны изготавливаться из прочного металла, способного выдержать воздействия непогоды. Благодаря коробке передач весь механизм функционирует надежно. Для предотвращения непредвиденных ситуаций допускается монтаж дополнительного мотора, способного вырабатывать электрическую энергию.
Функционирование вертикального ветряка
Эта система оснащена роторным валом, расположенным уже не горизонтально, а прямо. Основное достоинство такой конструкции заключается в том, что свободная энергия, получаемая из воздуха, производится вне зависимости от какой-то конкретной силы ветра. Кроме того, совершенно необязательно монтировать подобный механизм на открытом участке, его в отличие от горизонтального образца можно установить внутри постройки.
Функционируют генераторы для ветряка, оборудованного вертикально, очень просто. Поступающая энергия преобразуется в электричество за счет вращающихся лопастей, которые, в свою очередь, работают благодаря роторному валу. При этом получаемое напряжение всегда можно не просто направить в жилое помещение, но и подвести к конкретному оборудованию или прибору.
Материалы для сборки ветрогенератора
Комплектация такого самодельного устройства не включает каких-либо деталей, которые трудно достать, как правило, все элементы есть в свободном доступе на рынке или в хозяйстве. Так, монтируется механизм при помощи следующих материалов:
- автомобильный генератор для ветряка 12 V;
- обычный аккумулятор той же мощности;
- посуда, изготовленная из алюминия или нержавеющей стали, например, ведро или большая кастрюля;
- реле автомобиля;
- выключатель в виде кнопки;
- специальный прибор для измерения напряжения – вольтметр;
- провода нужной длины;
- технические инструменты – дрель, отвертка, кусачки;
- крепежные элементы в виде гаек, болтов и шайб.
Имея в наличии все вышеперечисленные материалы, можно начинать собирать горизонтальный или вертикальный ветряк.
Процесс изготовления
Если лопасти прибора будут изготавливаться из ведра, то его следует разделить на 4 части, соблюдая пропорции будущих деталей, а затем, не доходя до конца, вырезать элементы специальными ножницами, предназначенными для металла.
На дне и на шкиве необходимо разметить и просверлить отверстия для крепежа болтов. Важно, чтобы полученные проемы располагались симметрично друг другу, иначе, вращаясь, ветряк может крениться.
После этого лопасти следует немного отогнуть. Генераторы для ветряка могут крутиться в разные стороны, поэтому здесь следует учитывать, в каком направлении он движется, чтобы сместить в эту сторону металлические части. Угол сгиба напрямую влияет на скорость вращения.
Крепление ведра с подготовленными лопастями к шкиву осуществляется посредством болтов.
Далее к системе подключается генератор. Правильно совместив все провода, можно добиться бесперебойной работы оборудования и обеспечить электричеством не только жилые помещения, но и дополнительные коммуникации наподобие охранной сигнализации, видеонаблюдения и пр.
Существуют и другие варианты сборки, где используются совершенно иные детали, одна из которых – магнит для генератора ветряка. Но изделие, изготовленное из автомобильного аккумулятора, является самым простым в монтаже и эксплуатации.
Как защитить ветрогенератор от урагана?
Бывают случаи, когда применение такого устройства является крайне нежелательным. В особенности это касается тех ситуаций, когда скорость порывов ветра превышает показатель в 8-9 м/с. В этом случае самодельное изделие нуждается в определенной защите.
Во время непогоды генераторы для ветряка лучше всего укрывать боковой лопатой. Такой механизм заслужил широкую популярность среди потребителей во многом благодаря простоте своего устройства. Монтируется эта лопата из стандартной профильной трубы, имеющей сечение 20x40x2,5 мм и обычного листа стали, толщина которого не должна превышать 1-2 мм.
Пружиной, удерживающей подобный элемент, может стать любой материал, изготовленный из углеродистой стали и обработанный цинком.
Установив такое защитное средство, можно быть спокойным за целостность генератора, так как даже самый сильный ветер не сможет нанести ему никаких механических повреждений. Касается это и всей конструкции изделия.
Правильный уход за самодельным ветряком
Для того чтобы созданное в домашних условиях оборудование функционировало нормально, следует руководствоваться следующими рекомендациями по его эксплуатации:
- Спустя несколько недель после первого запуска ветрогенератор необходимо опустить и проверить надежность всех креплений.
- Все структурные части генератора не реже двух раз в год обязательно нужно смазывать маслом.
- Заметив, что лопасти вращаются криво или постоянно дрожат, ветряк следует незамедлительно опустить и сразу устранить все неисправности.
- Щетки приемника тока следует проверять не реже одного раза в год. Это позволит избежать возможных неприятностей, связанный с замыканием в сети.
- Покраску структурных частей всего механизма можно выполнять один раз примерно в 2-3 года.
Таким образом, можно с уверенностью сказать, что гораздо проще и дешевле эксплуатировать именно самодельные ветряки. Генераторы, цены на которые являются весьма немаленькими, лучше всего изготавливать вручную, нежели приобретать дорогостоящее заводское оборудование. Важно лишь соблюсти все условности сборки, и тогда полученное устройство будет работать долго и надежно.
Ветро генератор своими руками ч1
✅Собрал мощный Ветро-Генератор на целый дом ? Бесплатное электричество ? Чистая свободная энергия
✅Собрал мощный Ветро-Генератор на целый дом ? Бесплатное электричество ? Чистая свободная энергия
Ветряк 4: генератор своими руками, 5 секретов
Ветряк 4: генератор своими руками, 5 секретов
Так называемые «ветряные» генераторы принято относить к широко обсуждаемым в последние годы источникам альтернативной энергии. В сравнении с солнечными аккумуляторами, например, получаемое с их помощью электричество обходится пользователю достаточно дёшево (примерно в 3 раза дешевле, чем преобразование энергии солнца). С тем, как выглядит самодельный ветряк из автомобильного генератора, можно ознакомиться на рисунке ниже.
Редуктор ветряка на основе автогенератора
Такой самодельный генератор подходит лишь для жителей регионов, где имеются естественные условия для постоянного перемещения воздушных масс, что обеспечивает его достаточную эффективность.
Выбор подходящей конструкции
Прежде чем собирать ветрогенератор своими руками из автомобильного генератора, желательно ознакомиться с известными конструкциями этих устройств, отличающимися расположением рабочей оси (горизонтальное или вертикальное). В домашних условиях предпочтение принято отдавать горизонтальному варианту, обеспечивающему в два раза больший КПД (при тех же суммарных затратах).
Размещаемый по горизонтали генератор для ветряка представлен на фото ниже по тексту.
Генератор с горизонтальной установкой
При сравнении горизонтальных и вертикальных исполнений ветряных генераторов особого внимания заслуживают следующие моменты:
- Монтируемый вертикально механизм из-за большого веса генераторного узла может устанавливаться лишь на незначительной высоте, где скорость потоков ветра и мощность генерации существенно снижаются;
- С другой стороны, шумность таких установок заметно ниже, чем у горизонтальных, что обязательно принимается в расчёт, когда предполагается делать самодельный ветрогенератор;
- И, наконец, для вертикально размещаемой модели не потребуется отдельного узла ориентации на ветер, что несколько упростит ее конструкцию;
- Добавим ко всему перечисленному, что движок в таком исполнении имеет низкий пусковой момент и удобен в обслуживании.
Дополнительная информация. В случае применения специальных направляющих, обеспечивающих плавную регулировку высоты размещения силового агрегата, его производительность может существенно увеличиться.
При этом повреждения от порывов ветра практически исключаются за счёт введения в конструкцию элементов защиты, в результате чего она получается немного сложной, но, тем не менее, экономически выгодной. Все эти достоинства вертикальной модели являются вескими аргументами в пользу её выбора.
Особенности конструкции лопастей
Относительно конструктивных особенностей лопастей будущего генератора следует отметить, что они не должны быть слишком длинными, а их общее количество обычно не превышает трёх. Подобный выбор объясняется тем, что вес вращающихся элементов в этом случае будет меньше, и риск их разрушения резко снижается.
Обратите внимание! В ряде промышленных образцов используются длинные и сравнительно тяжёлые лопасти, но при этом в их конструкции предусмотрен изменяющийся угол наклона плоскости вращения.
Такое устройство подвижного механизма позволяет менять обороты с одновременным снижением уровня шумности.
Примерная стоимость самого недорого образца промышленной ветроустановки мощностью до 1 кВт составляет около 50-ти тыс. руб. и более. Для большинства пользователей такая сумма оказывается абсолютно «неподъёмной». Этим объясняется желание многих из них попытаться изготовить ветряной агрегат самостоятельно, воспользовавшись возможностями старого, но ещё рабочего автогенератора.
Ветряк из автогенератора
У большинства автолюбителей среди запчастей в гараже всегда имеется запасной или снятый со старой машины генератор, пока не используемый по назначению. Его наличие в личном хозяйстве является прекрасным поводом для того, что собрать ветрогенератор из автомобильного генератора.
На данный момент в сети имеется множество информации по сооружению таких агрегатов, что позволяет выбрать подходящую модель для сборки в домашних условиях (один из таких образцов на фото ниже).
Самодельный ветрогенератор
Отдельно обратим внимание на то, что старый механизм от автомобиля может быть даже неисправным. Это не так важно, поскольку всё равно потребуется его основательная переделка, а некоторые детали могут использоваться как запасные.
Важно! Основное условие целесообразности сборки такой модели – наличие сильных ветров в данной местности.
Это требование объясняется тем, что автомобильный генератор относится к высокоскоростному оборудованию, а при слабых ветрах достичь нужных оборотов не всегда удаётся.
Комплектующие
Для того чтобы собрать ветряк своими руками, помимо старого генератора, потребуется целый набор дополнительных узлов и деталей, перечень которых приводится ниже:
- Исправный и хорошо заряженный АКБ;
- Комплект соединительных проводов;
- Контроллер плюс преобразовательный инвертор, вместе образующие схему питания от ветряного генератора (на рисунке ниже приведён полный комплект силовой установки).
Схема ветряной установки в комплекте
Из неё видно, что такая конструкция даже при условии самостоятельного изготовления всё равно обойдётся недёшево. К этому следует добавить, что в процессе её эксплуатации аккумуляторное устройство (АКБ) периодически придётся заменять.
Помимо этого, для возбуждения обмотки ротора потребуется ещё одна электронная плата, а также комплект съёмных щёток с коллектором.
Самостоятельное изготовление
При изучении вопроса о том, как сделать такое устройство проще, рекомендуется заменить ротор со щётками и коллектором на более простую конструкцию на основе постоянных магнитов, зафиксированных на вращающемся узле генератора.
При такой переделке дополнительно потребуется перемотать обмотки статора, чтобы несколько снизить обороты преобразователя энергии. Все рассмотренные выше детали хорошо видны на приведённом ниже рисунке.
Автогенератор в разобранном виде
Переделка ротора и статора
Порядок переделки ротора может быть представлен следующим образом:
- Сначала на алюминиевую немагнитную насадку переделываемого ротора устанавливается отрезок трубы, одеваемый на него с натягом;
- После его разметки на основании бандажа приклеивается на клей «Момент» несколько прямоугольных магнитов из неодима (с чередованием противоположных полюсов);
- Между фрагментами заливается эпоксидная смола, а после её застывания поверхность тщательно шлифуется.
При использовании «родного» статора автомобиля для выработки достаточного количества электроэнергии необходимо, чтобы ротор вращался с довольно высокой частотой (порядка 6000 об./мин.). С целью снижения этого показателя хотя бы до 600 оборотов в минуту нужно будет перемотать статорную обмотку, увеличив число витков в ней, примерно в пять раз.
Одновременно с этим сечение наматываемого провода потребуется немного уменьшить.
Обратите внимание! К относительным недостаткам генераторов на сверхмощных магнитах относят эффект залипания, затрудняющий начальный пуск устройства.
Для снижения последствий этого эффекта чередующиеся магнитные фрагменты наклеиваются на основание с небольшим перекосом. Помимо этого, с целью снижения паразитного действия специалисты рекомендуют перебрать пластины статора, полностью разобрав его с помощью подходящего инструмента.
После разборки отдельные элементы пакета пластин выравниваются на небольшой наковальне или основании тисков посредством резинового молотка. Для сборки статора потребуется специальная оснастка, позволяющая стягивать их с помощью небольших струбцин.
Обустройство ветряного колеса
В качестве лопастей ветряка удобнее всего использовать дюралевую трубу, диаметр которой составляет не менее одной пятой от предполагаемой длины. Для примера, берётся труба метровой длины с диаметром 20 см, которая разрезается затем по продольным линиям на четыре равные полосы.
Из каждой получившейся заготовки делается одно крыло, причём первое из них может использоваться в качестве шаблона для изготовления оставшихся трёх. Края получившихся заготовок скругляются напильником, а затем тщательно шлифуются до идеального состояния.
Закрепляются лопасти на старом диске, снятом с отработавшей свой срок циркулярной пилы, прежде сточив все имеющиеся зубья и высверлив установочные отверстия. Изготовленные по шаблону лопасти должны иметь форму, которая подбирается экспериментальным путём (после целого ряда опытов по достижению максимальной производительности).
В заключение обзора отметим, что собрать работающий механизм, обеспечивающий требуемую эффективность генерации, удаётся лишь пользователям, имеющим некоторый опыт проведения соответствующих работ. В этом случае грамотно изготовленный ветряной генератор сможет обеспечить потребителя электроэнергией мощностью до 1 кВт.
Видео
Генератор для ветряка из автогенератора
Генератор является таким же основным элементом ветряка, как и крыльчатка. Если лопасти рабочего колеса преобразуют энергию ветра во вращательное движение, то генератор вращение превращает в электроэнергию. Его конструкция и возможности определяют производительность и мощность установки, способность работы на слабых потоках ветра.
При изготовлении ветряков вопрос об использовании самодельного или готового генератора встает практически всегда. Чаще всего к решению подходят комбинированным способом — используют готовый автомобильный генератор, иногда без конструктивных изменений, но чаще всего — с некоторыми доработками, повышающими чувствительность или выходную мощность.
Автомобильные генераторы представляют собой готовые устройства, созданные для выработки электрического тока заданного напряжения. Оно постоянно на выходе, что обеспечивает стабилизатор (регулятор) напряжения, удерживающий значения в узких рамках. Единственная особенность, требующая вмешательства, это режим работы — автомобильные генераторы приводятся от двигателя и работают на больших скоростях.
Причем, скорость вращения двигателя автомобиля не постоянна, она меняется на протяжении всего времени работы в значительных пределах — от 800 об/мин до 6000 об/мин, а иногда и больше. Кроме того, автомобильный генератор имеет предел по силе тока, превысить который устройство не сможет ни при каких обстоятельствах.
КПД автогенераторов не превышает 60%, что объясняется наличием потерь в конструкционных узлах, расходом энергии на токи Фуко. Чем выше общая мощность устройства, тем выше его КПД. Производится переменный ток, который преобразуется в постоянный при помощи диодного выпрямителя.
Преимущества и недостатки
Использование автомобильного генератора как элемента ветроэлектростанции дает существенные преимущества:
- Имеется готовый генератор, который может использоваться без вмешательства в конструкцию или с некоторой модернизацией.
- Автомобильный генератор выдает стабильное напряжение, что важно для ветряков с их постоянно меняющейся скоростью вращения.
- Используется стандартное оборудование, доступное и не нуждающееся во вмешательстве в конструкцию.
- Автомобильные генераторы широко распространены, что делает их ремонтопригодными и доступными для замены при необходимости.
Наряду с достоинствами имеются и некоторые недостатки:
- Автомобильный генератор нуждается в высокой скорости вращения, что требует использования повышающего редуктора или изменений в конструкции устройства.
- Ресурс автомобильного генератора ограничен примерно 4000 часами работы (в среднем). Даже новый генератор не выдержит и года непрерывной работы и потребует ремонта.
- Система возбуждения некоторых генераторов требует подачи напряжения на катушку, что вынуждает изменять конструкцию и устанавливать постоянные магниты.
Несмотря на имеющиеся недостатки, автомобильный генератор считается оптимальным вариантом, возможным при самостоятельном создании ветроэлектростанции.
Как сделать своими руками?
Изготовление ветрогенератора складывается из двух основных этапов:
- Создание вращающегося ротора с лопастями.
- Изготовление или модернизация генератора, приводимого во вращение крыльчаткой.
Изготовление крыльчатки требует отдельного подробного описания, так как существует масса вариантов конструкции, выбор наиболее подходящего из них требует определенных познаний и опыта.
Изготовление генератора своими руками требует четкого знания принципа работы устройства, обладания навыками, материалами и необходимыми инструментами. Для ускорения процесса и получения более качественного результата надо использовать готовое устройство, нуждающееся в небольших вмешательствах в конструкцию. Это поможет сэкономить время, усилия и получить устройство с заранее известными параметрами.
Обычным изменением, которое приходится вносить в конструкцию генератора, является установка постоянных неодимовых магнитов вместо обмотки возбуждения. Этот вариант создает возможность самовозбуждения и повышает производительность генератора, но нередко создает эффект залипания, затрудняющий старт вращения ротора.
Также часто изменяют число витков обмотки, индуцирующей ток. Таким образом повышается чувствительность устройства, создается возможность генерации тока на низких скоростях вращения. Примечательно, что все переделки производятся достаточно просто и не требуют глубокого вмешательства в конструкцию. Меняется количество витков и толщина провода обмотки.
Тихоходный генератор
Наиболее предпочтительна конструкция генератора, способного производить ток при малых оборотах. Скорость ветра в регионах России в большинстве средняя и низкая, создать номинальную скорость вращения для автомобильного генератора чрезвычайно сложно. Потребуется установка повышающего редуктора, который будет существенно уменьшать чувствительность.
Вариантов решения вопроса может быть несколько:
- Модернизация автомобильного генератора.
- Использование магнето в качестве основы для создания генератора.
- Создание быстроходного ротора, способного обеспечить необходимый режим работы генератора.
Первый вариант используется чаще всех в силу своей простоты и доступности, хотя изменения, вносимые в конструкцию, требуют использования производственного оборудования (токарный станок), приобретения супермагнитов (неодимовых) и изменения числа витков обмотки статора.
Применение магнето вызывает немало споров, хотя причиной для них становится неподготовленность. Конструкция магнето позволяет создать производительный и относительно тихоходный генератор, требуется лишь изменить параметры трансформатора на соответствующие режиму вращения имеющегося ветряка.
Изготовление быстроходных крыльчаток возможно при наличии естественных условий — наличие достаточно сильных и ровных ветров в регионе. Такое имеется не везде, в большинстве районов ветра слабые и имеют эпизодический характер.
Ветрогенератор из тракторного генератора Г-700
Тракторный генератор Г-700 имеет следующие номинальные параметры:
- Напряжение — 14 В.
- Сила тока — до 50 А.
- Скорость вращения — 5000 об/мин (номинальная), 6000 об/мин (максимальная).
Ротор ветряка не сможет обеспечить такую частоту вращения, поэтому потребуется перемотать обмотку статора для того, чтобы обеспечить нужную производительность при низкой скорости вращения. Для этого надо использовать более тонкий провод, чтобы увеличить число витков в катушках. Обычно используется провод толщиной 0,8 мм, число витков делается максимальным, сколько сможет вместить корпус статора. Обычно делается не менее 80 витков.
Катушка возбуждения также подлежит доработке. Обмотка перематывается таким же проводом, добавляется до 250 витков. В результате получается устройство практически с исходными параметрами, но способное работать на низких скоростях вращения.
После доработки генератор устанавливается на ротор ветряка, испытывается на производительность и чувствительность в рабочем режиме. При необходимости параметры обмоток могут быть изменены, оптимальный режим находится опытным путем на основании эксплуатационных показателей.
Ветряк из автогенератора от бычка
Неплохие результаты показывает автомобильный генератор от грузовика «Бычок». Понадобится перемотать обмотку статора проводом 0,6 мм (получено опытным путем), для трехфазной обмотки понадобится около 90 витков на каждую катушку, всего 18 шт.
Ротор генератора подлежит некоторой доработке — на токарном станке стачивается толщина (диаметр) для того, чтобы получить пространство под неодимовые магниты. Исследования показывают, что наилучший результат достигается при большом числе магнитов.
При этом, необходимо избегать сильного залипания, что можно регулировать увеличением расстояния от магнитов до сердечников статора. Имеется возможность добиться минимального залипания при максимальном выходном напряжении, что потребует некоторых затрат времени, по поможет получить оптимальных результатов.
Подготовленный генератор устанавливается на ветряк, присоединяется к крыльчатке и тестируется на практике.
Инструкция по сбору и установке
После перемотки или установки неодимовых магнитов генератор собирается обычным образом. Гайки на соединительных элементах надежно затягивают, исключая возможность расшатывания собранной конструкции. Провода качественно изолируют, по возможности помещают в гофрированную трубу. Снаружи корпус генератора неплохо защитить корпусом, в качестве которого можно использовать отрезок полипропиленовой трубы с заглушками, в которых проделаны соответствующие отверстия.
Монтаж устройства к ветряку производится согласно выбранной конструкции. Поскольку оптимальным способом является непосредственная установка крыльчатки на вал генератора, следует заранее предусмотреть способ крепления и изоляции от атмосферной влаги. В идеале вращающиеся части должны быть надежно закрыты от доступа внешнего воздуха, что предотвратит появление коррозии, обледенение, появление пылевых наносов.
Оптимальным способом монтажа принято считать фиксацию на опорной штанге при помощи хомутов. Такой вариант не нуждается в использовании крепежных болтов, опасных из-за возможности появления ржавчины и сложностей при ремонте. Проблемы, возникшие с хомутами, решить намного проще – их всегда можно срезать и заменить новыми.
Иногда приходится использовать соединительную муфту. Она устанавливается как переходный элемент с вала ротора ветряка на вал генератора, установленных соосно. Требуется точное соблюдение размеров и прочность крепления муфты, иначе передача вращения прекратится или будет происходить с большими потерями.
Рекомендуемые товары
ВАЖНО! Для того, что бы сохранить статью в закладки, нажмите: CTRL + D
Задать вопрос ВРАЧУ, и получить БЕСПЛАТНЫЙ ОТВЕТ, Вы можете заполнив на НАШЕМ САЙТЕ специальную форму, по этой ссылке >>>
Самодельные генераторы для ветряка
С древних времен и до сегодняшнего дня человечество пытается найти альтернативные источники энергии. Но, несмотря на прогресс в абсолютно всех без исключения отраслях промышленности и регулярное внедрение в производство инновационных способов получения мощности, самыми надежными и распространенными по-прежнему остаются природные ресурсы – вода, ветер и пр. И если с монтажом гидроэлектростанции у рядового потребителя могут возникнуть проблемы, то оборудовать такой механизм, как ветряк для частного дома, в состоянии практически каждый хозяин. Именно об этом устройстве, его технических характеристиках, видах и особенностях монтажа далее пойдет речь.
Что собой представляет ветряной генератор?
Такой механизм представляет собой изделие, основное назначение которого заключается в преобразовании энергии ветра в электрическое напряжение. Подобными приборами, которые среди потребителей именуются ветряками, пользовались еще на заре нашей эры, только форма их, безусловно, была иной. Сегодня такое устройство значительно усовершенствовалось.
Основной ресурс для такого механизма – это ветер. Исходя из проводимых наблюдений, основывающихся на его скорости и плотности, специалисты выясняют, какой именно должна быть высота для размещения этого прибора, каким количеством лопастей он должен обладать и пр. Генераторы для ветряка производятся на специализированных предприятиях, однако многие хозяева предпочитают изготавливать такой механизм своими силами при помощи подручных средств. Но прежде чем говорить об особенностях этого процесса, следует выяснить, каким образом функционирует такой механизм.
Принцип работы самодельного ветряка
Очень похожей на систему этого генератора является знакомая всем турбина самолета. Главное отличие – у ветряка вращение лопастей происходит не за счет работы мощного двигателя. В основе функционирования лежит свободная энергия ветра, которая поглощается и впоследствии преобразуется в нужное хозяевам электричество.
Как правило, форма лопастей подбирается такая, чтобы любое, даже малейшее дуновение было ощутимым, а механизм сразу же на него реагировал. Несмотря на то что скорость вращения часто кажется низкой, малые шестерни крутятся гораздо быстрее больших, что не всегда заметно на первый взгляд. Работая таким образом, механизм прекрасно справляется с разгоном лопастей и энергия производится в нужном объеме.
Основные достоинства ветряных генераторов
К неоспоримым преимуществам подобных изделий можно отнести следующие:
— экологическая безопасность. Ветряк для частного дома никак не влияет на состояние атмосферы и не выделяет в воздух никаких вредных выхлопов и газов, поскольку топлива для его функционирования не требуется;
— как становится понятно, этот механизм очень выгоден с экономической точки зрения, так как тратиться на горючее не придется. Все расходы будут связаны лишь с монтажом структурных частей ветряка, и в частности его генератора.
Однако у такого функционального устройства все же есть и некоторые отрицательные характеристики, о которых нельзя не упомянуть.
Недостатки ветряков
Главный минус изделия – неспособность управлять скоростью его работы, что объясняет постоянную разницу в объеме производимой энергии. Говоря проще, при отсутствии ветра возникает неизбежная необходимость использовать иной источник, функционирующий уже на каком-либо топливе.
Кроме того, с точки зрения эргономичности подобные установки не очень удобны, поскольку они занимают много места. К тому же для максимального эффекта размещать их лучше всего на возвышенности, а не на равнинной местности.
Монтируя вертикальный ветряк, крайне важно согласовать его установку с соседями, так как встречаются случаи, когда этот механизм выступает серьезной помехой для телевизионных антенн, а уровень шума порой бывает слишком высоким.
Далее следует рассмотреть два основных типа ветряка – горизонтальный и вертикальный. У каждого из них есть свои особенности, связанные как с установкой, так и с эксплуатацией.
Устройство горизонтального ветрогенератора
Различие между двумя вышеупомянутыми видами этих механизмов заключается в расположении оси. Горизонтальный вариант является более распространенным для обеспечения электричеством небольших построек частного типа и состоит из следующих структурных компонентов:
- Роторный вал.
- Коробка передач.
- Непосредственно генератор.
- Система тормозов.
Перед тем как сделать ветряк, следует четко уяснить, что лопасти такого изделия должны изготавливаться из прочного металла, способного выдержать воздействия непогоды. Благодаря коробке передач весь механизм функционирует надежно. Для предотвращения непредвиденных ситуаций допускается монтаж дополнительного мотора, способного вырабатывать электрическую энергию.
Функционирование вертикального ветряка
Эта система оснащена роторным валом, расположенным уже не горизонтально, а прямо. Основное достоинство такой конструкции заключается в том, что свободная энергия, получаемая из воздуха, производится вне зависимости от какой-то конкретной силы ветра. Кроме того, совершенно необязательно монтировать подобный механизм на открытом участке, его в отличие от горизонтального образца можно установить внутри постройки.
Функционируют генераторы для ветряка, оборудованного вертикально, очень просто. Поступающая энергия преобразуется в электричество за счет вращающихся лопастей, которые, в свою очередь, работают благодаря роторному валу. При этом получаемое напряжение всегда можно не просто направить в жилое помещение, но и подвести к конкретному оборудованию или прибору.
Материалы для сборки ветрогенератора
Комплектация такого самодельного устройства не включает каких-либо деталей, которые трудно достать, как правило, все элементы есть в свободном доступе на рынке или в хозяйстве. Так, монтируется механизм при помощи следующих материалов:
- автомобильный генератор для ветряка 12 V;
- обычный аккумулятор той же мощности;
- посуда, изготовленная из алюминия или нержавеющей стали, например, ведро или большая кастрюля;
- реле автомобиля;
- выключатель в виде кнопки;
- специальный прибор для измерения напряжения – вольтметр;
- провода нужной длины;
- технические инструменты – дрель, отвертка, кусачки;
- крепежные элементы в виде гаек, болтов и шайб.
Имея в наличии все вышеперечисленные материалы, можно начинать собирать горизонтальный или вертикальный ветряк.
Процесс изготовления
Если лопасти прибора будут изготавливаться из ведра, то его следует разделить на 4 части, соблюдая пропорции будущих деталей, а затем, не доходя до конца, вырезать элементы специальными ножницами, предназначенными для металла.
На дне и на шкиве необходимо разметить и просверлить отверстия для крепежа болтов. Важно, чтобы полученные проемы располагались симметрично друг другу, иначе, вращаясь, ветряк может крениться.
После этого лопасти следует немного отогнуть. Генераторы для ветряка могут крутиться в разные стороны, поэтому здесь следует учитывать, в каком направлении он движется, чтобы сместить в эту сторону металлические части. Угол сгиба напрямую влияет на скорость вращения.
Крепление ведра с подготовленными лопастями к шкиву осуществляется посредством болтов.
Далее к системе подключается генератор. Правильно совместив все провода, можно добиться бесперебойной работы оборудования и обеспечить электричеством не только жилые помещения, но и дополнительные коммуникации наподобие охранной сигнализации, видеонаблюдения и пр.
Существуют и другие варианты сборки, где используются совершенно иные детали, одна из которых – магнит для генератора ветряка. Но изделие, изготовленное из автомобильного аккумулятора, является самым простым в монтаже и эксплуатации.
Как защитить ветрогенератор от урагана?
Бывают случаи, когда применение такого устройства является крайне нежелательным. В особенности это касается тех ситуаций, когда скорость порывов ветра превышает показатель в 8-9 м/с. В этом случае самодельное изделие нуждается в определенной защите.
Во время непогоды генераторы для ветряка лучше всего укрывать боковой лопатой. Такой механизм заслужил широкую популярность среди потребителей во многом благодаря простоте своего устройства. Монтируется эта лопата из стандартной профильной трубы, имеющей сечение 20x40x2,5 мм и обычного листа стали, толщина которого не должна превышать 1-2 мм.
Пружиной, удерживающей подобный элемент, может стать любой материал, изготовленный из углеродистой стали и обработанный цинком.
Установив такое защитное средство, можно быть спокойным за целостность генератора, так как даже самый сильный ветер не сможет нанести ему никаких механических повреждений. Касается это и всей конструкции изделия.
Правильный уход за самодельным ветряком
Для того чтобы созданное в домашних условиях оборудование функционировало нормально, следует руководствоваться следующими рекомендациями по его эксплуатации:
- Спустя несколько недель после первого запуска ветрогенератор необходимо опустить и проверить надежность всех креплений.
- Все структурные части генератора не реже двух раз в год обязательно нужно смазывать маслом.
- Заметив, что лопасти вращаются криво или постоянно дрожат, ветряк следует незамедлительно опустить и сразу устранить все неисправности.
- Щетки приемника тока следует проверять не реже одного раза в год. Это позволит избежать возможных неприятностей, связанный с замыканием в сети.
- Покраску структурных частей всего механизма можно выполнять один раз примерно в 2-3 года.
Таким образом, можно с уверенностью сказать, что гораздо проще и дешевле эксплуатировать именно самодельные ветряки. Генераторы, цены на которые являются весьма немаленькими, лучше всего изготавливать вручную, нежели приобретать дорогостоящее заводское оборудование. Важно лишь соблюсти все условности сборки, и тогда полученное устройство будет работать долго и надежно.
Источник: http://fb.ru/article/225336/samodelnyie-generatoryi-dlya-vetryaka
Ветрогенератор из автомобильного генератора своими руками: технология сборки ветряка и разбор ошибок
Ветрогенераторы уже достаточно давно рассматриваются альтернативой для традиционной энергетики. Энергия ветра, преобразованная в электричество, обещает стать дешёвой, добываемой относительно просто и с малыми затратами на техобслуживание. Есть реальные примеры создания установок, генерирующих приличные мощности.
Тем не менее, технология «ветряков» остаётся пока что за рамками поля конкурентов, способных противостоять традиционному способу добычи электричества. Почему? Об этом можно узнать, если попытаться собрать ветрогенератор из автомобильного генератора своими руками.
О самодельных ветряках для дома
Особый интерес к ветряной энергии проявляется на уровне бытовой сферы. Это понятно, если краем глаза взглянуть на очередной счёт за потреблённую энергию. Поэтому разного рода умельцы активизируются, используя все возможности получения электричества недорого.
Одна из таких возможностей, вполне реальная, тесно связана с ветряком из автомобильного генератора. Уже готовый прибор – автомобильный генератор – достаточно лишь оснастить пропеллером, чтобы иметь возможность снимать с клемм генератора какое-то значение электрической энергии. Правда, при условии наличия ветреной погоды.
Использование фактически любого автомобильного генератора приемлемо для конструирования ветряка. Но подобрать для дела обычно стараются модель мощную, способную выдавать большие токи. Здесь на пике популярности конструкции генераторов от грузовых автомобилей, крупных пассажирских автобусов, тракторов и т.п. Помимо генератора для изготовления ветряка потребуется ещё ряд комплектующих деталей:
- винт двух- или трёх- лопастной;
- автомобильный аккумулятор;
- электрический кабель;
- мачта, элементы опоры, крепёж.
Конструкция винта на две или три лопасти считается наиболее оптимальной для классического ветряного генератора. Но бытовой проект зачастую далёк от инженерной классики. Поэтому чаще всего на домашнюю конструкцию стараются подобрать уже готовые винты.
Таким, к примеру, может стать крыльчатка от внешнего блока сплит-системы кондиционирования воздуха или от вентилятора того же автомобиля. Но когда есть желание следовать традициям конструирования ветрогенераторов, придётся сооружать пропеллер ветряка от начала до конца своими руками.
Технология сборки ветрогенератора
Оптимальной основой для генератора домашнего ветряка видится модель АТ-700, взятая от трактора серии ДТ. Правда, этот тракторный генератор в его изначальном виде рассчитан на частоту вращения ротора до 6000 об/мин. Под конструкцию домашнего ветряка такой параметр явно чрезмерный. Есть два выхода из положения:
- Применить какой-нибудь редуктор-мультипликатор, дающий требуемое передаточное отношение.
- Перемотать существующую обмотку статора АТ-700 под малые обороты.
В принципе, оба варианта модернизации прибора достижимы. Но, судя по отзывам состоявшихся конструкторов, вариант с перемоткой обмотки статора более приемлем. Тем более, если учитывать вес самого генератора АТ-700, достигающий 6 кг.
Если прибор дополнить редуктором, вес общего модуля увеличится вдвое. А это важный параметр для конструкции ветряка. Вес всегда стремятся уменьшить.
Винт ветряной электростанции
Материалом для изготовления лопастей винта служит поливная алюминиевая труба (d = 200 мм) длиной 0,7 – 1,0 м. Изначально её разрезают вдоль на четыре отрезка, а затем из двух или трёх полученных частей вырезают лопасти требуемой формы. Так как алюминий – материал, хорошо поддающийся обработке, вырезать из куска трубы нужную форму лопасти не проблема. Главное – правильно рассчитать и нарисовать шаблон.
Приготовленные лопасти будущего винта необходимо как-то скрепить и насадить на вал генератора. Эта работа более сложная, требует точного баланса и особенно при выполнении трехлопастной конструкции. Есть масса вариантов изготовления диска винта. Один из них – создание этой детали из алюминиевых пластин.
Потребуется рассчитать диаметр диска винта с учётом метровой длины лопастей. Для размаха крыла в 2 метра, расчётный диаметр диска может составлять 150-200 мм. На основании рассчитанного диаметра из листового алюминия вырезается необходимое количество круглых пластин (6-7 шт.).
Вырезанные круглые пластины накладывают друг на друга, выравнивают по кромкам и скрепляют. Для скрепления лучше всего использовать качественный эпоксидный клей. Но не исключены также иные методы крепежа. На готовом склеенном диске необходимо в центральной точке разметить и просверлить отверстие под крепление на валу генератора. Отверстие доработать шпоночным пазом под размер шпонки, установленной на валу ротора генератора.
Приготовленный таким способом пропеллерный диск размечают под крепление лопастей. По намеченным линиям сверлят отверстия для болтов крепления кронштейнов. Эти детали тоже делаются алюминиевыми с подбором по толщине, достаточной для компенсации передаваемых усилий. Останется приложить изготовленные ранее лопасти к диску в намеченных точках соединения, сбалансировать их на ровной поверхности и закрепить болтами.
Изготовление мачты из трубы
Тракторный генератор АТ-700, оснащённый самодельным винтом, уже представляет собой реальный ветряк. С целью получения максимального эффекта от конструкции, её желательно поднять метров на 5-7 и к тому же обеспечить круговое перемещение на 360°. Поэтому флюгер-ветряк ставят на мачту, которую проще всего изготовить на базе металлической трубы.
Мачта высотой 5-7 метров, оснащённая наверху ветрогенератором, будет испытывать значительные нагрузки. Соответственно диаметр металлической трубы нужен достаточно большой — не менее 50 мм по наружному размеру. Крепление мачты выполняется за счёт четырёх тросовых растяжек, закреплённых сверху ближе к ветряку и растянутых в противовес друг другу.
Под верхний обрез трубы-мачты, во внутреннюю область, запрессовывается пара подходящих подшипников или крепится каким-то иным способом. Это будет опорный крутящийся блок, куда встанет флюгер с генератором и винтом. Остаётся сделать сам флюгер и установить на него всё необходимое оборудование.
Как сделать алюминиевый флюгер
Флюгерную конструкцию, на одном конце которой место под автомобильный генератор с винтом, а на другом — место под «хвостовик», рекомендуется делать из лёгкого прочного материала. Например, алюминиевая труба прямоугольного профиля подошла бы под основание в самый раз. В качестве крепежа генератора к профильной трубе удобнее применить хомуты из мягкой металлической ленты (лучше нержавеющей).
Хвост флюгера можно соорудить из того же алюминиевого листа и закрепить его к профильной трубе уголками. В точке центра тяжести, на профильной трубе, необходимо укрепить металлический штырь из нержавейки. Эта деталь – в виде длинного болта (250-300 мм), диаметром около 30 мм (рассчитывается), проходит поперёк сквозь тело профильной алюминиевой трубы и закрепляется снизу гайкой. Поверх гайки ставится контргайка.
Диаметр резьбы болта должен быть чуть меньше внутреннего диаметра колец подшипников, запрессованных в трубе-мачте. В центре болта, по его оси, просверливается отверстие 7-10 мм. Сквозь это отверстие будет пропускаться электрический кабель от генератора и по трубе уходить вниз к месту подключения.
Установка и подключение ветрогенератора
После всех описанных приготовлений (обязательно в условиях безветренной погоды) приступают к установке:
- На основании флюгера крепят хомутами тракторный генератор.
- Поднимают мачту от земли на 1,5 – 2 метра и устанавливают флюгер опорным болтом на подшипники.
- Одновременно пропускают кабель от генератора сквозь тело болта и дальше внутри трубы до нижней точки выхода.
- Также чуть ниже флюгерного основания жёстко устанавливают ограничитель, позволяющий вращаться флюгеру на 360° в одну или другу сторону, но не более того.
- Поднимают мачту окончательно и укрепляют тросовыми растяжками.
- Подключают концы кабеля к приёмному устройству (обычно через контроллер к аккумуляторной батарее).
На этом конструирование ветрового генератора можно считать завершённым. Однако есть ещё масса отдельных деталей процесса, с которыми придётся столкнуться в период применения устройства.
Эти детали связаны уже с автоматикой, регулирующей накопление и распределение энергии. Такие устройства как контроллер заряда, инвертор тока и прочие, являются обязательными компонентами ветровых генераторов.
Разбор ошибок конструирования
Сборка ветрогенератора в бытовых условиях собственными руками – дело, конечно же, не безошибочное. Даже в конструкциях промышленных ветряков инженерами допускаются ошибки. Но на ошибках учатся, о чём подтверждают вполне состоявшиеся бытовые конструкции.
Итак, среди ошибок при устройстве бытовых ветряных генераторов часто фигурирует такая деталь, как отсутствие в конструкции генератора модуля торможения. Стандартное исполнение таких приборов (автомобильных или тракторных) такой детали не предусматривает. Значит, генератор необходимо дорабатывать.
Однако не каждому «конструктору» хочется заниматься этим тонким делом. Многие игнорируют эту деталь, надеясь на «авось». Как результат – при сильном ветре винт раскручивается до неимоверно высоких скоростей. Подшипники генератора не выдерживают, разбивают посадочные места алюминиевых крышек. Происходит клин ротора.
К этой же теме относится недоработка, связанная с отсутствием ограничителя поворота флюгера. Нередко этот компонент попросту забывают установить и вспоминают только тогда, когда потоки ветра начинают раскручивать «петушка» вокруг своей оси, как юлу в передаче «Что? Где? Когда?». Результат плачевный. Минимум ущерба – перекручивание и обрыв электрического кабеля, а в тяжёлых случаях – разнос всей конструкции.
Другая примечательная ошибка сборки – неправильный расчёт точки центра тяжести на основании флюгера. В этом случае устройство какое-то время может функционировать нормально. Но со временем образуется перекос на подшипниковом узле, свобода вращения ограничивается, эффективность конструкции по отдаче энергии резко снижается.
Нередко током, полученным от генератора, пытаются напрямую питать аккумуляторную батарею. Совсем скоро начинают удивляться – почему аккумулятор не держит заряд или обнаруживают пробой 2-3 банок. Это банальная и естественная ошибка, так как в любом случае заряд АКБ должен проходить в условиях определённых токов и напряжений. Здесь нужен контроль этого процесса.
Видео: оригинальная авторская идея
Даже обычный электрический шуруповёрт может стать ветряком, если знать основы устройства ветрогенератора.
Интерес к ветрогенераторам не снижается. Напротив, этот вариант добычи электрической энергии всё чаще рассматривается на уровне владельцев загородной недвижимостью. Очевидно, если совмещать сразу несколько видов энергии – ветра, солнца, гидротурбин или атомных станций, такое совмещение может дать экономический эффект. При этом риски пользователя остаться без электричества сводятся к нулю.
Источник: http://sovet-ingenera.com/eco-energy/generators/vetrogenerator-iz-avtomobilnogo-generatora-svoimi-rukami.html
Кают-Компания «Катера и Яхты»
Ветрогенератор своими руками.
DmitryK 07 янв. 2014
Сначала думал выложить всю теорию, обсудить графики, номограммы, методики…
Потом понял, что сейчас это не очень интересно. Самостоятельно будут делать единицы, поэтому все свои теоретические «наработки» или выложу в конце или просто отвечу на вопросы, если они появятся. В любом случае, 90% нужной теории выложено на сайте Розина М.Н. http://www.rosinmn.ru, а куча конструкций и еще больше теории есть на «альтернативном» сайте http://windpower-russia.ru/index.php (там и ветряк И.Лукомского: http://windpower-rus. hread.php?t=269) или в Интернете. У Ильи, кстати, в ТТЗ «рабочий» ветер от 7 м/с, а в моем — от 4 м/с. Вроде пустяк, но возведите в куб и почувствуйте разницу.
Начну с того, что реальным кандидатом на генератор ветряка сначала был то, что у меня «трудится» на гидрогенераторе. Его история и окончательные характеристики выложены здесь, в теме «Гидрогенератор своими руками» на последней странице в сообщении #95 , а конструктив, опять же, здесь:http://http://windpo. hread.php?t=473
В принципе, у старого неплохой КПД и были все шансы, но…..
1. его узел вращения ротора был собран из того, что тогда было под руками, т.е. не слишком прочный, поэтому пришлось бы добавлять еще подшипники пропеллера, все это соединять… геморрой…
2. там целая методика юстировки зазора между ротором и статором, хотелось что-то по-проще.
3. его корпус – легкая ажурная конструкция.
4. сделан на основе статора от генератора ВАЗ, т.е. 36 полюсов, пластины в 1 мм толщины, не слишком большой диаметр,
5. Самое главное: в погоне за повышением КПД, я сделал зазор (между ротором и статором) равным толщине магнитов.
Вообщем, прошлой зимой решил делать новый генератор, но старый всегда был под рукой, т.к. принципиальные решения по будущим характеристикам нового я принимал, учитывая характеристиками старого.
Еще прошлым летом мне в руки попался сгоревший статор от какой-то иномарки (подарили в специализированном «перемоточном» сервисе). Его отличительные особенности:
— Диаметр больше, чем у ВАЗовского.
— 48 полюсов (можно сделать тихоходнее; магнитов больше, залипание меньше)
— Толщина пластин 0,5 мм (про токи Фуко, опять же…; а может и металл в нем с меньшими потерями на перемагничивание?)
Выкинул обмотки, зачистил. Внутренний диаметр 111 мм, высота 35,5 мм, масса 1083 г.
По техзаданию (оно есть, но потом) получалось, что мне достаточно высоты этого статора под стандартные неодимовые магниты длиной 10 мм (прежде чем пилить, настоятельно рекомендую узнать про доступные магниты!). Размечаю, беру отрезную (русс.: «болгарку»), аккуратно подрезаю шпильки-заклепки. Получаю два куска, мой – маленький. Снимаю лишние пластины (они идут спиралью) до высоты 10,5 мм. Получаем, что масса статора будет 1083 х 10,5/35,5 = 320 г. Большой кусок остается в резерве.
— голый статор от иномарки
— два фото сравнение геометрии «нового» и «старого» статоров
— остальные: распил и отсечение лишнего
Прикрепленные изображения
Сообщение отредактировал DmitryK: 07 Январь 2014 — 19:25
DmitryK 08 янв. 2014
Геометрия ротора однозначно «завязана» на толщину магнитов. Пока их в руках нет, ротор лучше не точить. Купил для нового генератора такие: http://www.magnitos. p?productID=360 (хотя можно было и 10 х 5 х 2; 10 х 4 х 2; 10 х 5 х 1.5)
Хоть нужно 50 шт., но беру 52, т.к. по опыту – они хрупкие, да и потерять можно (Почему 50, думаю, объяснять уже не стоит.) Стоимость магнитов составит ничтожно малую долю стоимости генераторного узла и, тем более, ветрогенератора. Итак, имеем в руках «бруски» 10 х 4 х 1.5 мм. Критичным размером является 1.5 – проверяю штангенциркулем. ОК! Теперь можно выбрать зазор и заказать ротор токарю.
Внутренний диаметр статора: 111 мм
Двойная толщина магнитов: 1.5 х 2 = 3 мм
Зазор «выбираю»* (это очень мягко сказано!) в 80%, т.е. 1.5 х 0.8 =1.2 мм, а двойной – 2,4 мм
Внешний диаметр «железа» ротора (для приклейки магнитов): 111 – 3 – 2,4 = 105,6 мм
Небольшое объяснение, почему зазор 80%.
- Имелся старый генератор, где я изначально сделал зазор 0,25 мм, при толщине магнитов 2 мм (т.е. зазор составил 12,5%). Крутанул без обмоток – «залипание» было просто запредельным! Теорией тогда не обладал, просто стал сошлифовывать магниты и выяснять изменения. Когда от магнитов осталось примерно 1.1….1.2 мм (т.е. зазор примерно стал 100%), «залипание» почти исчезло. Разумеется, момент сопротивления измерял на стенде.
- Прошлой зимой углубился как в теорию, так и в дискуссию с «альтернативщиками». Подробности опускаю, но мозг чуть не сломал. Получалось, что при использовании неодимовых магнитов, в зависимости от нагрузки, величина зазора может быть от 60% до 100% их толщины. Больше нагрузка на генератор – меньше зазор и наоборот. С КПД – обратная зависимость.
Типичной ошибкой при использовании неодимовых магнитов, является именно первоначальное «занижение» зазора, что вполне объяснимо: «меньше зазор – больше ЭДС»! Кто же спорит? Но очень редко, если кто-то измеряет как момент сопротивления, т.к. и КПД своего генератора, как следствие. Работает – ну и ладно… Считаю, что для ветряков малого диаметра (т.е. «альтернативных» генераторов малой мощности) это принципиально неправильный подход
По поводу ширины магнитов (мой размер 4 мм). Есть понятие «коэффициент заполнения ротора» (КЗР), т.е. отношение суммарной ширины всех магнитов к длине окружности готового ротора.
Считаем просто для сведения: (50 шт. х 4 мм) / 3.14 х (105,6 мм + 3 мм) = 59%
Знаю, что на многих промышленных ветрогенераторах, а так же на велосипедных «мотор-колёсах» магниты лежат «тесно», т.е. КЗР близок к 100%. Но для меня были три предпосылки оставить так, как есть:
- На прошлом генераторе КЗР был почти такой же.
- У более широких магнитов пришлось бы сошлифовывать кромки, т.к. их «ломаная» образующая приводила бы к неравномерному зазору (у промышленных, с КЗР близким к 100%, так и делают).
- Считаю, что если ширина магнита близка к ширине «зуба» статора, то это логично с т.з. формирования магнитного потока. Кроме того, похожую мысль высказал Илья (а к его мнению прислушиваться стоит), мотивируя это тем, что тесно расположенные магниты начнут «замыкать» поле друг на друга, а не на «зубъя». Говоря цифрами: расстояние между магнитами должно быть больше величины зазора (получилось 2,82 мм против 1,2 мм). Возможно, у специалистов есть некий коэффициент для этой величины.
По поводу КЗР для электрических машин с неодимовыми магнитами будет здорово услышать мнение специалистов. Я не нашел рекомендаций.
— магниты из моего заказа (желтые); белый — это обломок 20 х 4 х 2 от старого генератора.
Прикрепленные изображения
Сообщение отредактировал DmitryK: 08 Январь 2014 — 07:51
Источник: http://forum.katera.ru/index.php?/topic/44618-vetrogenerator-svoimi-rukami/
Популярные варианты создания генератора для ветряка своими руками
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:
- Из ступицы;
- 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.
Источник: http://mirenergii.ru/energiyavetra/populyarnye-varianty-sozdaniya-generatora-dlya-vetryaka-svoimi-rukami.html
Главная > Генераторы > Как сделать ветрогенератор своими руками из автомобильного генератора
Одним из наиболее эффективных источников альтернативной энергии является ветрогенератор. Становятся популярными солнечные батареи, но пока вырабатываемая ими электроэнергия в 3 раза дороже, чем у ветряной электростанции. Кроме того, солнце светит не круглосуточно, пасмурная погода снижает производительность в 5 раз, а КПД солнечных батарей снижается на 5% ежегодно.
Как выглядит ветрогенератор из автомобильного генератора
Выбор конструкции ветряка
Ветрогенератор может иметь два расположения оси. Предпочтение отдаётся горизонтальной из-за меньших затрат и в 2 раза большего КПД.
Вид ветрогенератора с горизонтальной осью
Вертикальные роторы приходится устанавливать внизу по причине большого веса и габаритов, где скорость ветра в 2 раза ниже, что снижает мощность установки в 8 раз. В ряде случаев их применяют из-за меньшего шума, отсутствия ориентации на ветер, малой стартовой скорости и удобства эксплуатации.
Если изготовить для барабанных вертикальных агрегатов специальные направляющие, производительность увеличится, а разнос от сильного ветра будет исключён. Конструкция получается сложной, но результат того стоит.
Количество лопастей чаще всего выбирают не более трёх, благодаря высокой скорости вращения и меньшему шуму. При большом ветре они могут разрушиться, но в промышленных образцах углы поворота лопастей изменяются, что даёт возможность регулировать скорость и уменьшать гул.
Ветрогенератор на 1 кВт промышленного изготовления вместе с комплектацией стоит около 50 тыс. руб. и выше. Для большинства пользователей эта сумма является слишком большой.
При наличии необходимых навыков и подручных материалов можно сделать ветряк своими руками.
Переделка автогенератора
В настоящее время ветряк из автомобильного генератора основательно разработан для изготовления своими руками. У многих автолюбителей он может лежать без дела в гараже. Даже если у него есть какая-либо неисправность, детали могут пригодиться, поскольку всё равно потребуется основательная переделка. Для генератора требуются большие обороты, которые смогут обеспечить только сильные ветра. При преобладании слабого ветра это устройство как ветрогенератор не подходит, даже с переделкой на меньшие обороты.
Перед тем как начать изготавливать ветрогенератор своими руками, надо иметь в виду, что для него дополнительно потребуются контроллер, АКБ и инвертор, последовательно расположенные друг за другом.
Как выглядит ветроустановка в полном комплекте
В целом конструкция обойдётся недёшево. Кроме того, батареи придётся время от времени менять на новые.
Изготовление ротора
Ротор автогенератора имеет обмотку электромагнитного возбуждения, для чего необходима дополнительная электроника управления и щётки с коллектором.
Если сделать его своими руками под постоянные магниты, конструкцию можно упростить, убрав коллектор. Кроме того, надо перемотать обмотки статора, чтобы устройство из быстроходного превратилось в тихоходное. Также следует переделать железный ротор, который замыкает магнитные линии на себя и в результате ток в катушках статора генерироваться не будет. На рисунке ниже изображён разобранный автогенератор.
Автогенератор в разобранном виде
Немагнитная насадка на старый вал ротора вытачивается из алюминия. Затем на неё надевается с натягом бандаж из стальной трубы. На нём делается разметка, и приклеиваются суперклеем прямоугольные неодимовые магниты с чередованием полюсов. Между ними заливается эпоксидная смола, после чего поверхность выравнивается.
Ротор с неодимовыми магнитами, сделанный своими руками
Генератор вырабатывает достаточно энергии при вращении со скоростью около 6000 об./мин. Чтобы он был эффективным при 600 об./мин., следует перемотать обмотку статора, увеличив количество витков в 5 раз. Сечение провода при этом надо уменьшить.
Чтобы получить мощный источник энергии, потребуется самодельный генератор для ветряка на неодимовых магнитах.
Недостатком генераторов на супермагнитах является магнитное залипание, когда сложно сдвинуть вал с места.
Для его уменьшения магниты наклеивают с небольшим перекосом. Кроме того, лопасти также следует выполнить большего размера. Магнитное поле уменьшится, если перебрать все пластины статора, отделяя их с помощью ножа и молотка. Затем они выравниваются на наковальне резиновым молотком. Сборка статора производится на специальной оснастке со стягиванием пластин струбцинами.
Ветровое колесо своими руками
Лопасти делаются из пластиковой или дюралевой трубы, диаметр которой составляет 20% от метража. Метровую трубу диаметром 20 см разрезают вдоль на 4 равные части. Из одной части делается крыло, а за ним – следующие, используя его как шаблон. Края лопастей скругляются и шлифуются до удаления заусенцев. Лопасти крепят на старый диск от циркулярной пилы, сточив с него зубья и просверлив отверстия для установки.
Лопасти с сегментами обычно применяются для несжимаемых сред. Профиль для воздушной среды должен иметь сложную форму, чтобы обеспечить высокую производительность. Основную работу выполняют наружные концы лопастей. Умельцы делают их на шпильках, поскольку внутренняя часть около ротора не работает. На рисунке ниже изображена такая конструкция, где лопасти привариваются к круглым стальным стержням.
Вид четырёхлопастного ветрового колеса
Ветроколесо устанавливают горизонтально на штативе и производят балансировку, подтачивая лопасти до равновесия конструкции. Они должны вращаться в одной плоскости с перекосом не более 2 мм.
Сборка ветряка
Диаметр вала ветрового колеса должен быть не менее 20 мм. Если у генератора он меньше, валы следует установить соосно, соединив их муфтой. Ветровое колесо устанавливается на шпонку и дополнительно крепится гайкой, накрученной на ось.
Рама устройства изготавливается из профильной трубы. Ось поворота представляет собой трубу, установленную в двух подшипниках. Она крепится наверху мачты. Флюгер вырезают из оцинкованной жести 40х60 см и крепят болтами. Длина хвоста составляет 1,5 м. Расстояние от лопастей до мачты делается не менее 25 см, чтобы при изгибе от сильного ветра они не разбились.
Генераторы работают на подзарядку аккумулятора, который должен снабжать бытовую технику на 220В.
Для преобразования напряжения нужен инвертор. При быстром вращении батарея может выйти из строя из-за большой величины зарядного тока. Чтобы этого не происходило, следует установить контроллер напряжения. Его можно купить или сделать самостоятельно.
Ветрогенератор обслуживают следующим образом:
- регулировка, чистка и смазка токосъёмника через каждые 2 месяца;
- ремонт лопастника при возникновении разбалансировки и вибрации;
- покраска металлических частей через 3 года;
- проверка и регулировка креплений.
Видео. Ветрогенератор своими руками.
Автогенератор без переделки под ветрогенератор не подходит, потому что для него необходима большая скорость вращения. Редуктор не решает проблему, так как увеличивается сопротивление вращению. Без определённого опыта сделать эффективный агрегат своими руками сложно. Качественно изготовленный ветряк будет без проблем вырабатывать мощность до 1 кВт.
Cамодельный генератор для ветряка
Как сделать низкооборотный генератор для ветряка из неодимовых магнитов. Самодельный генератор для ветряка, схемы, фото, видео.
Для изготовления самодельного ветряка в первую очередь требуется генератор, при чём, предпочтительней низкооборотный. В этом и заключается основная проблема, найти такой генератор достаточно сложно.Первое что приходит в голову, взять стандартный автомобильный генератор, но все автомобильные генераторы рассчитаны на высокие обороты, зарядка аккумулятора начинается от 1000 об/мин. Если установить автогенератор на ветряк, то достичь таких оборотов будет сложно, понадобится делать дополнительный шкив с ременной или цепной передачей, всё это усложняет и утяжеляет конструкцию.
Для ветряка нужен низкооборотный генератор, оптимальный вариант генератор аксиального типа на неодимовых магнитах. Поскольку таких генераторов по доступной цене в продаже практически нет, аксиальный генератор можно изготовить самостоятельно.
Самодельный генератор для ветряка из неодимовых магнитов.
Для изготовления генератора аксиального типа понадобятся:
Генератор аксиального типа для ветряка представлен на схеме.
В данном случае в роли статора будет диск с катушками, ротором будут два диска с постоянными магнитами. При вращении ротора в катушках статора будет генерироваться ток, который нужен нам для зарядки аккумуляторов.
Самодельный генератор: изготовление статора.
Статор – неподвижная часть генератора состоит из катушек, которые размещаются напротив магнитов ротора. Внутренний размер катушек обычно равен внешнему размеру магнитов, которые используются в роторе.
Для намотки катушек можно изготовить простое приспособление.
Толщина медной проволоки для катушек примерно 0,7 мм, количество витков в катушках нужно подсчитывать индивидуально, общее количество витков во всех катушках должно быть не менее 1200.
Катушки размещаются на статоре, выводы катушек можно подключить двумя способами, в зависимости от того на сколько фаз будет генератор.
Трёхфазный генератор будет более эффективным для ветрогенератора, поэтому рекомендуется соединить катушки по типу звезда.
Чтобы катушки зафиксировать на статоре их заливают эпоксидной смолой. Для этого нужно сделать форму для заливки из куска фанеры, чтобы жидкая смола не растеклась, нужно сделать борта из пластилина или аналогичного материала. На этом этапе нужно предусмотреть проушины для крепления статора.
Важно чтобы получилась идеально ровная плоскость, поэтому перед заливкой матрицу с катушками нужно установить на ровную поверхность. Катушки перед заливкой нужно тщательно проверить мультиметром и выложить на матрицу по кругу с таким расчётом, чтобы потом магниты ротора находились напротив катушек.
В матрицу заливается жидкая эпоксидная смола по уровень края катушек, перед заливкой форму нужно смазать вазелином.
Когда смола полностью застынет, матрицу разбираем и извлекаем готовый статор с катушками.
Статор фиксируется на корпусе генератора с помощью болтов или шпилек с гайками.
Самодельный генератор: изготовление ротора.
В этой конструкции ротор будет двусторонним, статор с катушками будет посредине между вращающимися дисками с магнитами.
На каждом диске ступицы нужно по кругу расположить магниты, в последовательности поочерёдно меняя полюса.
Когда диски ротора будут установлены, магниты должны быть направлены друг к другу разными полюсами.
Магниты нужно приклеить к дискам суперклеем и залить эпоксидной смолой, верхняя часть магнитов должна остаться непокрытой.
Изготовление ротора для самодельного генератора видео.
Чтобы закрепить статор на ветрогенераторе нужно изготовить металлическое основание, статор крепится к нему с помощью болтов или шпилек.
Собираем всю конструкцию, при этом нужно оставить минимальный зазор между статором ротором, чем меньше зазор, тем эффективней генератор будет вырабатывать энергию. На выход из катушек нужно подключить диодный мост.
В итоге у вас получится аксиальный генератор на неодимовых магнитах. Самодельный генератор может работать на низких оборотах и при этом вырабатывать достаточно энергии для зарядки аккумуляторных батарей, что немаловажно при установке ветогенератора в районах, где преобладают слабые ветра.
Генератор для ветряка видео.
Источник
Сборка самодельного ветрогенератора: варианты конструкции от пользователей FORUMHOUSE
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:
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.
Теперь о лопастях: сделал из 160-й рыжей канализационной трубы со вспененным внутренним слоем. Делал по расчету, представленному на фото.
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.).
Приноровился пилить электролобзиком. Получается реально быстро и качественно. Примечание: обязательно ставьте большой свободный ход пилки на лобзик, чтобы пилку не закусывало и не ломало.
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.
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:
Увеличение расстояния между двумя соседними магнитами приведет к неравномерной выработке электроэнергии. Уменьшить это расстояние можно, но лучше, все же, соблюдать оптимальные параметры.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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:
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.
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.
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.
Защита ветрогенератора от бури
Речь идет о защите устройства от ураганов и сильных порывов ветра. На практике она реализуется двумя способами:
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.
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).
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.
Вашему вниманию представлен наиболее распространенный вариант механической защиты ветрогенератора. В том или ином виде он успешно используется на практике пользователями нашего портала.
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.
Несколько слов о правильной установке ветрогенератора
Выбирая место и высоту мачты, которые бы оптимально подошли для установки ветрогенератора, следует ориентироваться на самые разные факторы: рекомендуемая высота, наличие препятствий вблизи ВЭУ, а также собственные наблюдения и замеры.
Для того чтобы рассчитать оптимальную высоту мачты для домашней ВЭУ, необходимо к высоте ближайшего препятствия (дерева, здания и т. д.), которое находится в радиусе 100 метров от мачты ветряка, прибавить еще 10 метров. Таким образом вы получите высоту нижней точки ветроколеса.
В США, например, минимально рекомендованная высота мачты для ВЭУ мощностью несколько кВт – 15 м, но чем выше, тем лучше. Нижняя часть ветроколеса должна быть, как минимум, на 10 м выше ближайшего самого высокого препятствия. Конечно, предварительно необходимо обследовать местность и выбрать оптимальную высоту мачты. На глаз это может сделать только очень опытный специалист. Во всех других случаях нужно проводить тщательные замеры в течение года (как минимум).
В процессе установки самодельных ветрогенераторов теория очень часто расходится с практикой, поэтому, в среднем, самодельные мачты имеют высоту от 6 до 12 метров. Основное преимущество самодельных вышек (мачт) заключается в том, что если какие-либо параметры не будут соответствовать вашим потребностям, конструкцию, габариты и высоту установки в любой момент можно изменить.
Богатый опыт пользователей FORUMHOUSE, посвященный созданию самодельных ветроэлектрических установок, собран в одном из разделов нашего строительного портала. Если вы всерьез интересуетесь альтернативной энергетикой, рекомендуем прочитать статью, посвященную организации системы электроснабжения на основе самодельных солнечных панелей (батарей). Наверняка, вас заинтересует и небольшое видео об особенностях правильного построения мощной и функциональной системы электроснабжения загородного дома, которая по классической схеме подключается к стандартной трансформаторной подстанции.
Источник
Как сделать аксиальный ветрогенератор
Эта статья посвящена созданию аксиального ветрогенератора на неодимовых магнитах со статорами без металла. Ветряки подобной конструкции стали особенно популярны из-за растущей доступности неодимовых магнитов.
Материалы и инструменты использованные для постройки ветряка этой модели:
1) ступица от автомобиля с тормозными дисками.
2) дрель с металлической щеткой.
3) 20 неодимовых магнитов размером 25 на 8 мм.
4) эпоксидная смола
5) мастика
6) труба ПВХ 160 мм диаметром
7) ручная лебедка
8) труба металлическая длинной 6 метров
Рассмотрим основные этапы постройки ветряка.
За основу генератора была взята ступица автомобиля с тормозным диском. Так как основная деталь заводского производства, то это послужит гарантом качества и надежности. Ступица была полностью разобрана, подшипники находящиеся в ней были проверены на целостность и смазаны. Так как ступица была снята со старого автомобиля, то ржавчину пришлось зачистить с помощью щетки, которую автор насадил на дрель.
Ниже предоставлена фотография ступицы.
Затем автор приступил к установке магнитов на диски ротора. Было использовано 20 магнитов. Причем важно заметить, что для однофазного генератора количество задействованных магнитов равно количеству полюсов, для двухфазного соотношение будет три к двум или четыре полюса к трем катушкам. Магниты следует крепить на диски с чередованием полюсов. Для соблюдения точности необходимо сделать шаблон размещения на бумаге, либо начертить линии секторов прямо на самом диске.
Рассмотрим основные отличия конструкции однофазного и трехфазного генераторов.
Однофазный генератор будет давать вибрацию при нагрузках, что будет отражаться на мощности самого генератора. Трехфазная конструкция лишена подобного недостатка благодаря чему, мощность постоянна в любой момент времени. Это происходит потому, что фазы компенсируют потерю тока друг в друге. По скромным расчетам автора трехфазная конструкция превосходит однофазную на целых 50 процентов. К тому же из-за отсутствия вибраций мачта не будет дополнительно раскачиваться,следовательно не будет дополнительного шума при работе ротора.
При расчете зарядки 12-ого аккумулятора, которая будет начинаться на 100-150 оборотах в минуту, автор сделал по 1000-1200 витков в катушках. При намотке катушек автор использовал максимально допустимую толщину проволоки, чтобы избежать сопротивления.
Для наматывания проволоки на катушки автор соорудил самодельный станок, фотографии которого представлены ниже.
Лучше использовать катушки эллипсоидной формы, что позволит большей плотности магнитных полей их пересекать. Внутреннее отверстие катушки стоит делать по диаметру магнита либо больше него. В случае, если делать их меньше, то лобовые части практически не участвуют в выработке электроэнергии, а служат проводниками.
Толщина самого статора должна равняться толщине магнитов, которые задействованы в установке.
Форму для статора можно сделать из фанеры, хотя автор решил этот вопрос иначе. Был нарисован шаблон на бумаге, а затем сделаны борта при помощи мастики. Так же для прочности была использована стеклоткань. Для того, чтобы эпоксидная смола не прилипла к форме, ее необходимо смазать воском или вазелином, или можно использовать скотч, пленку, которую в последствии можно будет отодрать от готовой формы.
Перед заливкой катушки необходимо точно закрепить, а их концы вывести за пределы формы, чтобы затем соединить провода звездой или треугольником.
После того, как основная часть генератора была собрана, автор измерил протестировал его работу. При ручном вращении генератор вырабатывает напряжение в 40 вольт и силу тока в 10 ампер.
Для поднятия мачты используется ручная лебедка.
Сам винт для генератора был сделан из трубы ПВХ диаметром 160 мм.
После установки и испытаний генератора в стандартных условиях автор сделал следующие наблюдения: мощность генератора доходит до 300 ватт при ветре в 8 метров в секунду. В последующем увеличил мощность генератора за счет металлических сердечников установленных в катушки. Винт стартует уже при двух метрах в секунду.
Дальше автор приступил к совершенствованию конструкции в целях увеличения мощности генератора. Были набраны магнитопроводы из пластин, которые в последствии были установлены в конструкцию. Из-за их установки появился эффект залипания, но не очень сильный. Старт работы винта происходит при скорости ветра около двух метров в секунду.
Таким образом установка металлических сердечников увеличила мощность генератора до 500 ватт при ветре в 8 метров в секунду.
Для защиты от сильных ветров была использована классическая схема увода винта складывающимся хвостом.
В среднем генератор способен вырабатывать до 150 ватт энергии в час, которая идет на зарядку аккумуляторов.
Источник