Практический пример использования ветрогенераторов в домашних условиях. Удачно разработанный и достаточно эффективный практический пример того, как построить ветряную турбину. Установлен трехлопастной пропеллер, что необычно для бытовых приборов.
Как сделать ветрогенератор из автомобильного генератора своими руками?
Ветряные турбины — один из самых дешевых источников альтернативной энергии на сегодняшний день. Они менее распространены, чем солнечные батареи. Однако при использовании последних вырабатываемая электроэнергия стоит в разы дороже. Поэтому ветрогенератор в частном хозяйстве может стать очень полезным и эффективным источником дополнительной электроэнергии. Это может быть очень выгодно, если не покупать готовую турбину, а построить ее самостоятельно из автомобильного генератора. Самостоятельно построенная ветряная турбина стоит гораздо дешевле, чем заводская. В этом материале мы расскажем о том, как построить ветряк из автомобильного генератора своими руками.
На сегодняшний день разработано множество ветряных турбин, и в Интернете можно найти разнообразные конструкции для строительства. Каждая конструкция состоит из таких элементов, как генератор, лопасти, аккумулятор, мачта и блок управления. Ключевым элементом также является система управления и подача электроэнергии в сеть. Перед установкой турбины рекомендуется составить план установки.
Расположение осей в ветряных турбинах может быть горизонтальным или вертикальным. Горизонтальное расположение более распространено и обеспечивает вдвое большую эффективность и меньшие затраты на установку. Вертикальные роторы должны устанавливаться на земле из-за их громоздкой конструкции и большого веса. Кроме того, скорость ветра на уровне земли во много раз ниже, чем наверху. Поэтому эффективность значительно ниже.
Вертикально-осевые ветрогенераторы обычно используются там, где требуется меньший уровень шума и меньшая зависимость от направления ветра. Они требуют низкой начальной скорости и простого управления. Некоторые специалисты изготавливают специальные рельсы для вертикально-осевых ветрогенераторов. Это увеличивает мощность и устраняет сдвиг ветра. Конечно, это увеличивает сложность и стоимость конструкции.
Как правило, имеется не более 3 лопастей. Заводские лопасти могут изменять углы вращения. Это позволяет регулировать скорость вращения и снижать уровень шума. Ветряк мощностью 1 кВт стоит не менее 70 тысяч рублей. Поэтому многие стремятся собрать собственный ветряк из автомобильного генератора.
Мачта для установки турбины может быть построена с креплениями или без них. В конструкции может быть предусмотрена возможность снижения для ремонта и обслуживания. Существует пять основных этапов эксплуатации ветряной турбины:
- Раскручивание лопастей и ротора ветром;
- Соединение ротора и электрогенератора;
- Полученная электрическая энергия поступает на контроллер заряда, откуда передаётся в накопительный аккумулятор (ы);
- Далее посредством инвертора электроэнергия преобразуется из 12 (24, 36, 48) в 220 вольт;
- Подача электричества в сеть.
Ветряная турбина на домашнем генераторе обеспечивает электроэнергией освещение, сигнализацию и другие подобные системы. Важно помнить, что ветряные турбины работают только в тех частях нашей планеты, где годовая скорость ветра составляет 5 м/с и более. В противном случае срок окупаемости приближается к сроку эксплуатации. Вернемся к содержанию
Доработка автомобильного генератора
Теперь к изготовлению ветряка из автогенератора. Для изготовления ветрогенератора вначале нужен только автогенератор от любого автомобиля. Конструкция генератора в разных автомобилях примерно одинакова. Чтобы превратить его в генератор для ветряной турбины, провод статора нужно перемотать. А ротор также изготавливается на основе неодимовых магнитов. Для размещения магнитов в полюсах ротора просверливаются отверстия. Затем магниты располагаются так, чтобы полюса чередовались. Пространство между магнитами заполняется эпоксидной смолой, а сам ротор оборачивается бумагой.
Подобным образом умельцы переделывают в ветряную мельницу двигатели от стиральных машин. Такие варианты также можно найти в интернете, но там магниты крепятся к ротору под углом. Это делается для того, чтобы избежать магнитного залипания. В случае магнитного залипания вал может двигаться только с трудом. Чтобы избежать этого, магниты припаяны под небольшим углом. По этой же причине лопасти делаются как можно больше.
Некоторые советуют полностью перестроить ламинаты статора, чтобы уменьшить магнитное поле. Сначала их разделяют, а затем выравнивают на наковальне. Затем их собирают в конфигурацию, при которой пластины зажимаются вместе.
Специалисты советуют создавать новую обмотку для каждого зуба статора и катушки. Существуют также варианты с последовательной намоткой. В этом случае катушка наматывается в трех фазах в одном направлении. КПД генератора увеличивается с ростом числа обмоток.
Те, кто переделывал автогенератор в ветряную турбину, говорят, что в качестве ориентира следует использовать следующий рисунок. Если вы сделали 300 витков, то генератор должен выдавать около 30 вольт. Статор автогенератора наматывается таким образом, что количество витков увеличивается примерно в 7 раз, а их диаметр уменьшается. Это делается для того, чтобы увеличить выработку энергии на низких скоростях. Ведь скорость в автомобиле гораздо выше, чем скорость, с которой ветер вращает лопасти.
В основном для создания такой ветряной турбины мастера используют автомобильные генераторы от тракторов, грузовиков или мощных автомобилей.
Лопасти являются одной из основных частей ветряной турбины. Работа других частей во многом зависит от конструкции лопастей. При строительстве самодельного ветряка из автомобильного генератора умельцы используют различные материалы. Это может быть простая водосточная труба из пластика. Этот материал легкий, простой в обработке, экологически чистый и дешевый.
Диаметр лопасти трубы и длина трубы находятся в соотношении 1 к 5. Если необходимо использовать лопасть длиной два метра, то следует использовать трубу диаметром 40 см. Отрежьте кусок трубы нужной длины, а затем разделите его вдоль на 4 части. Один кусок можно использовать в качестве шаблона, по которому вы будете вырезать все остальные весла. После того как вы изготовите весла, необходимо удалить все заусенцы на срезах.
Мачта
Самодельный ветряк из автогенератора может иметь самую разнообразную конструкцию и материал. Те, кто строит ветряк своими руками, часто используют в качестве мачты использованные водопроводные трубы. Ветряк — это не только гидравлическая силовая установка, но и топливный бак. Если рядом с ветряной электростанцией есть жилые дома, высоту мачты необходимо увеличить.
Для обеспечения эффективной работы ветряной турбины лопасти должны выступать не менее чем на 1 метр над любыми окружающими препятствиями. Мачта устанавливается на подпорки, обрешетка основания и подпорки бетонируются. Раскосы должны быть изготовлены из оцинкованного каната и винтовых зажимов. Диаметр крепежного каната должен быть не менее 6 мм. Поскольку вся конструкция довольно тяжелая, для ее подъема может понадобиться подъемник. Вернуться к содержанию
Устройство ветряного генератора
Существует множество различных типов ветряных турбин и конструкций для их строительства. Но, несмотря на разнообразие типов, все конструкции имеют в своем составе следующие основные элементы:
- электрический генератор;
- ротор с лопастями;
- аккумуляторную батарею;
- мачту (бывает с растяжками и без них);
- преобразователь электрической энергии (инвертор);
- электронный блок (контролер заряда);
- проводку, по которой проходит электрическая энергия.
Кроме того, необходимо заранее продумать управление и распределение электроэнергии и спланировать форму турбины.
Инструкция по созданию
Подготовка
Перед началом работы необходимо решить, какое устройство строить, так как практикуются различные типы ветряных турбин, например, вращающиеся, осевые (аксиальные) на магнитах и т.д.
Существует 2 типа расположения вала:
- горизонтальное – наиболее распространенное, коэффициент полезного действия у данного типа вдвое больше;
- вертикальное – монтируется внизу, поскольку обладает большой массой. Так как ветер внизу слабее вдвое, стало быть, мощность установки понижается примерно в 8 раз. Из плюсов – низкий уровень шума и удобство эксплуатации.
Независимо от типа, вам необходимо подготовиться к постройке самодельной ветряной турбины:
- автомобильный генератор;
- вольтметр;
- реле зарядки аккумуляторной батареи;
- регулятор напряжения для переменного электротока;
- материал для создания лопастей;
- аккумуляторную батарею (гелиевую либо кислотную);
- короб для закрывания проводки;
- емкость (некорродирующая кастрюля либо алюминиевое ведро);
- выключатель на 12 В;
- электрический 3-жильный кабель (сечением не менее 2,5 мм2);
- старую водопроводную трубу (диаметром не менее 15 миллиметров, длиной 7 метров);
- лампочку-зарядку;
- 4 болта с шайбами и гайками;
- железные хомуты для фиксации.
Вам также понадобятся специальные инструменты для работы:
- шлифмашину с дисками;
- маркер;
- шуруповерт;
- электродрель со сверлами;
- ножницы по металлу;
- комплект накидных ключей;
- газовые ключи различных номеров;
- кусачки;
- рулетку.
Ротор
При строительстве ветрогенератора учитывайте, что ротор любого автогенератора, в том числе и ВАЗа, имеет обмотку с электромагнитным возбуждением. Если все делать самому, то конструкцию можно облегчить. Необходимо снять коллектор, перемотать обмотку статора, что дает возможность перестроить устройство на малые обороты. Железный ротор целесообразно модифицировать.
На вал ротора следует установить алюминиевую втулку, не подверженную магнитному воздействию. На нее надевается специальный трубчатый металлический ремень.
Это должно быть сделано с небольшим натяжением. На ремень наносится разметка, а на его поверхность с помощью клея прикрепляются прямоугольные неодимовые магниты. Их приклеивают к машине под небольшим углом, чтобы они не прилипали друг к другу, следя за чередованием полюсов. Между этими элементами заливается эпоксидный компаунд для выравнивания поверхности.
Такая ветряная турбина может вырабатывать необходимое количество электроэнергии только при 6000 об/мин. Чтобы обеспечить производительность при 600 об/мин, обмотка статора должна быть увеличена в пять раз. В то же время площадь поперечного сечения двигателя должна быть уменьшена.
Лопасти этой ветряной турбины должны быть большими. Чтобы уменьшить магнитное поле, целесообразно перемонтировать, выровнять и переставить пластины статора.
Советы по обслуживанию
Как и любой механизм, ветряная турбина нуждается в обслуживании и проверке.
- В особом внимании нуждается токосъемник. Щетки электрогенератора чистят, смазывают и регулируют раз в 2 месяца.
- При первых симптомах неполадки лопастника (вибрация и разбаланс колеса) ветряк опускают на землю и чинят.
- Раз в 3 года стальные элементы покрывают противокоррозионной краской.
- Постоянно обследуют крепления и натяжку тросов.
После завершения установки вы можете подключить турбину и пользоваться электроэнергией.
Ниже описано, как сделать ветряную турбину из автомобильного генератора.
Как сделать ветрогенератор из автомобильного генератора без переделки
Самый доступный готовый генератор для сборки ветряной турбины — это автомобильный генератор. Вы можете купить его практически за бесценок на свалке металлолома. Единственная проблема заключается в том, что он вырабатывает электричество только при подаче напряжения на обмотку ротора. По этой причине можно построить полноценную ветряную турбину, слегка изменив якорь или запитав обмотку возбуждения. Рассмотрим, как это делается вторым способом.
Материалы:
- Автомобильный генератор 24 В;
- стальной квадрат 20х20 мм;
- трубы 50 мм, 20 мм;
- кругляк 20 мм;
- полоса 20 мм;
- листовая сталь 3-5 мм;
- подшипники –2 шт.;
- профильная труба 20х40 мм;
- пластиковая канализационная труба 110 мм;
- винты, гайки, болты.
Чтобы генератор работал без автомобиля, необходимо запитать обмотку возбуждения непосредственно от аккумулятора. Для этого к графитовым щеткам припаиваются провода, которые затем нужно подвести к аккумулятору.
Затем необходимо приварить монтажную раму генератора. Она служит для удержания генератора на полюсе. Рама сваривается из квадрата. Она имеет крепежные проушины для стандартных проушин генератора.
Чтобы прикрепить раму с генератором к мачте, необходимо приварить трубу, в которую запрессованы два подшипника. На этот узел приходится большая нагрузка, поэтому необходимо сделать две точки опоры.
К трубке с подшипниками приваривается кусок полосы с втулкой, на которой крепится турникет. Он необходим для направления крыльев по ветру. Вертлюг позволяет регулировать положение так, чтобы лопасти не поворачивались слишком сильно. Это защищает генератор и другое оборудование от повреждений.
Чтобы прикрепить хвост, изготавливается штырь из круглого прутка и вставляется во втулку. В его конце просверливается отверстие и нарезается резьба, чтобы его можно было закрепить винтом с шайбой и он не выпал из гнезда. Ножка хвоста приваривается к штырю с помощью куска профильной трубы.
Фото-пример сборки ветряка по шагам
Рассмотрим пример ветряной турбины на 24 В на основе автогенератора. Ветряк начинает стабильно работать при скорости ветра 5 м/с. В среднюю погоду при порывистом ветре 15 м/с устройство выдает от 8 до 11 ампер, а в дни с сильным ветром мощность увеличивается. Максимальная выходная мощность составляет 300
Для каждого полюса ротора (их 24) используются два магнита размером 20×5×5 мм, которые заполняются эпоксидной смолой.
Перед сборкой самодельного устройства нужно удалить ржавчину со старого генератора. Желательно покрасить металлической краской, которая предотвратит дальнейшее появление ржавчины.
Перед дальнейшей сборкой необходимо перемотать статор. Для перемотки используем провод 0,56 мм. В зависимости от количества витков, статор должен быть намотан с числом витков от 33 до 39.
Подготовленный к работе генератор прикрепите к металлической раме из профиля. Она также должна быть окрашена.
Исходя из размеров генератора, вырежьте из алюминия треугольный кусок, к которому будут крепиться лопасти. В данном примере мы вырезали их из остатков трубы ПВХ воздуховода.
Чтобы защитить детали генератора от воздействия внешней среды, мы заливаем эпоксидную смолу на только что намотанный статор. После застывания мы покрываем его антикоррозийной краской.
Традиционный треугольный разъем для автомобильных генераторов мы заменили на звезду. От него мы прокладываем три проводника к диодному мосту.
Мы собираем импровизированную ветряную турбину. Мы прикрепляем подшипники и часть, где лопасти прикручиваются к валу, который сделан из металлической трубки.
Почти вся работа сделана, осталось только подключить различные компоненты, которые пригодятся для установки дома:
Чтобы защитить ветряк от перегрева и перегрузок, подключаем его к системе управления
Чтобы ветряк активно реагировал на порывы ветра с разных направлений, сооружаем хвост. Изготавливаем лопасть из жести
Соединяем лист, изготовленный для хвоста, с полосой, которая служит хвостом
Устанавливаем турбину на мачту и проверяем ее работу
Мое самодельное устройство развивает напряжение 24 В, может заряжать аккумуляторы для мобильных устройств и давать электричество для освещения линий с энергосберегающими лампами.
Разбор ошибок конструирования
Конечно, создание собственной ветряной турбины не лишено недостатков. Инженеры также допускают ошибки при проектировании промышленных ветряных турбин. Но на ошибках учатся, как показывают несколько хорошо зарекомендовавших себя самодельных конструкций.
Отсутствие тормозной системы в конструкции генератора часто является одной из самых распространенных ошибок при строительстве бытовых ветрогенераторов. Стандартная конструкция такого оборудования (автомобиля или трактора) не предусматривает такой детали. Это означает, что генератор должен быть модифицирован.
Но не каждый «конструктор» хочет заниматься этим тонким делом. Многие игнорируют эту деталь и надеются на «авось». Результат: когда дует ветер, пропеллер достигает невероятно высоких оборотов. Подшипники генератора выходят из строя и разбивают посадочные места алюминиевых крышек. Ротор заклинивает.
Турбина разрушается из-за недостатков конструкции. Ошибки в проектировании и установке таких турбин приводят к серьезным последствиям.
Отсутствие ограничителя вращения на ветровых турбинах также относится к этой категории. Зачастую этот компонент просто забывают установить и замечают только тогда, когда потоки ветра начинают поворачивать «кран» вокруг своей оси, подобно вупи в сериале «Что? Где? Когда?». Результат катастрофический.
Минимальный ущерб — скручивание и обрыв силового кабеля, а в тяжелых случаях — разрушение всей конструкции.
Еще одна заметная ошибка при монтаже — неправильный расчет центра тяжести у основания флюгера. В этом случае установка некоторое время может работать нормально. Однако со временем в подшипниках возникают перекосы, свобода вращения ограничивается, а энергоэффективность конструкции резко снижается.
О правильном расчете ветряной турбины вы можете прочитать в нашей рекомендуемой статье.
Часто электричество, полученное генератором, пытаются напрямую запитать от аккумулятора. Вскоре вы удивляетесь, почему аккумулятор не держит заряд, или обнаруживаете неисправность в 2-3 банках.
Это банальная и естественная ошибка, так как в любом случае аккумулятор должен заряжаться при определенных токах и напряжениях. На этом этапе необходимо контролировать процесс.
Самоделкиным, интересующимся темой сборки ветрогенераторов, рекомендуем прочитать еще один оригинальный вариант. В предлагаемой статье описана конструкция генератора из отбракованных деталей стиральной машины.
Выводы и полезное видео по теме
Даже обычная электрическая отвертка может стать ветряком, если знать основы строительства ветряных турбин.
Интерес к ветряным турбинам не ослабевает. Наоборот, эту возможность получения электроэнергии все чаще рассматривают владельцы дач.
Очевидно, что сочетание различных источников энергии — ветра, солнца, гидроэнергии или атомной энергии — может иметь экономический эффект. Риск пользователя остаться без электричества сведен к нулю
Хотели бы вы рассказать нам о ветряной турбине, которую вы построили для собственного электроснабжения? Хотите поделиться полезной информацией, не упомянутой в этой статье? Напишите свои комментарии в поле ниже и поделитесь с нами своим опытом, техническими деталями и фотографиями, относящимися к теме статьи.
Как сделать своими руками?
Строительство ветряной турбины состоит из двух основных этапов:
- Создание вращающегося ротора с лопастями.
- Изготовление или модернизация генератора, приводимого во вращение крыльчаткой.
Постройка рабочего колеса требует отдельного подробного описания, так как существует множество вариантов конструкции и выбор наиболее подходящего требует определенных знаний и опыта.
Постройка генератора своими руками требует четкого знания принципа работы устройства, владения навыками, материалами и необходимыми инструментами. Чтобы ускорить процесс и добиться лучшего результата, используйте готовое устройство, которое не требует особого вмешательства в конструкцию. Это экономит время и силы и позволяет получить устройство с заранее заданными параметрами.
Распространенной вариацией генератора является установка неодимовых постоянных магнитов вместо обмотки возбуждения. Такой вариант создает возможность самовозбуждения и повышает КПД генератора, но часто приводит к эффекту залипания, затрудняющему начало вращения ротора.
Также распространено изменение числа витков токоведущей обмотки. Это повышает чувствительность устройства и позволяет вырабатывать ток на низких оборотах. Примечательно, что все изменения довольно просты и не требуют глубокого конструкторского вмешательства. Они меняют количество витков и толщину провода обмотки.
Тихоходный генератор
Предпочтительна конструкция генератора, способного вырабатывать электричество при низких скоростях. В большинстве регионов России скорость ветра умеренная или низкая, и установить номинальную скорость для автомобильного генератора крайне сложно. Пришлось бы устанавливать повышающий редуктор, что значительно снизит чувствительность.
Решений этой проблемы 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 является наиболее часто используемым в силу своей простоты и доступности, хотя изменение конструкции требует использования производственного оборудования (токарного станка), приобретения супермагнитов (неодимовых) и изменения количества обмоток статора.
Использование магнита вызывает много споров, хотя причиной тому является неподготовленность. Конструкция магнита позволяет построить производительный генератор с относительно низкой скоростью вращения, при условии изменения параметров трансформатора в соответствии с вращением существующей ветряной турбины.
Строительство высокоскоростных рабочих колес возможно в естественных условиях, то есть при наличии достаточно сильных и устойчивых ветров в соответствующей местности. Это не везде так; в большинстве районов ветры слабые и эпизодические.
Ветрогенератор из тракторного генератора Г-700
Вертолетный генератор G-700 имеет следующие номиналы:
- Напряжение — 14 В.
- Сила тока — до 50 А.
- Скорость вращения — 5000 об/мин (номинальная), 6000 об/мин (максимальная).
Инструкция по сбору и установке
После намотки или установки неодимовых магнитов генератор собирается обычным способом. Гайки на разъемах затягиваются крепко, чтобы собранная конструкция не разболталась. Кабели должны быть хорошо изолированы и, по возможности, проложены в гофрированной трубке. Снаружи корпус генератора должен быть хорошо защищен кожухом, например, куском полипропиленовой трубы с соответствующими отверстиями.
Установка агрегата на ветряной турбине производится в соответствии с выбранной конструкцией. Поскольку оптимальным методом является установка рабочего колеса непосредственно на вал генератора, необходимо заранее предусмотреть способ крепления и изоляции рабочего колеса от атмосферной влаги. В идеале вращающиеся части должны быть надежно изолированы от внешнего воздуха для предотвращения коррозии, обледенения и утечки пыли.
Наилучшим способом установки является использование кронштейнов на опорной штанге. Этот вариант не требует использования крепежных винтов, что рискованно из-за возможности появления ржавчины и сложности ремонта. Проблемы с хомутами устранить гораздо проще — их всегда можно отрезать и заменить новыми.
Иногда необходимо использовать соединительную муфту. Она устанавливается в качестве переходного элемента от вала ротора ветровой турбины к валу генератора, который устанавливается соосно. Муфта должна быть точно рассчитана и прочно закреплена, иначе вращательное движение не может быть передано или только с большими потерями.
Ветряк из автомобильного генератора
В большинстве регионов России существующие ветроэнергетические ресурсы позволяют построить ветряк из автогенератора для частного загородного дома. Такую конструкцию можно адаптировать к конкретным условиям эксплуатации и тем самым решить проблемы электроснабжения. Самостоятельно построенные ветряки способствуют некоторой экономии денежных средств. Построенный своими руками из автомобильного генератора значительно дешевле своих аналогов, изготовленных на заводе.
Прежде чем приступить к строительству ветряка, необходимо подготовить и собрать все компоненты будущей конструкции. Подготовка начинается с выбора автомобильного генератора. Он должен иметь большую мощность, поэтому лучше всего подойдет генератор от грузовика или автобуса. Все остальные агрегаты должны быть от того же автомобиля, чтобы не нарушить комплектность. В первую очередь это относится к аккумулятору, реле и другим деталям.
Поскольку потребители должны питаться переменным током, следует заранее приобрести инвертор или другой преобразователь. Мощность инвертора должна соответствовать мощности будущей ветряной турбины. Для строительства ветряной турбины вам понадобятся:
- Генератора
- Аккумуляторная батарея
- Реле зарядки аккумулятора
- Вольтметр
- Материал для изготовления лопастей
- Болты в комплекте с гайками и шайбами
- Хомуты для креплений
В зависимости от индивидуальных особенностей конструкции могут потребоваться и другие компоненты. Поэтому прежде чем построить ветряк своими руками из автомобильного генератора, необходимо произвести расчеты, используя мощность генератора и инвертора, емкость аккумулятора и другие параметры, включая количество потребителей, присутствующих в доме. Расчет мощности должен основываться на высоте ветра и площади лопастей, на которые воздействует ветер. Обычно работа системы начинается при скорости ветра 2 м/с, а максимальная эффективность достигается при 10-12 м/с.
Из всех имеющихся типов следует использовать самый простой. Чтобы определить мощность турбины, необходимо площадь пропеллера умножить на коэффициент 0,6. Полученное значение снова умножается на скорость ветра, которая увеличивается до третьей силы. Конечный результат сравнивается с потенциальным спросом. Если мощность достаточна, установка может быть введена в эксплуатацию. Однако если спрос не удовлетворяется, можно использовать несколько небольших ветряных турбин или гибридную систему с солнечными батареями.
Монокристаллические и поликристаллические солнечные батареи
Большинство частных домохозяйств имеют среднемесячное потребление электроэнергии 360 кВт, при этом средняя нагрузка составляет 0,5 кВт, а пиковая нагрузка — 5 кВт. Поэтому требуется ветряная турбина мощностью 5 кВт, способная справиться с имеющейся нагрузкой. Если потребление превышает установленное значение или если ветер постоянно слабый, турбина не сможет нормально работать в таких условиях.
Основные элементы конструкции
Несмотря на большое разнообразие ветровых турбин и их конструкций, все они состоят из одних и тех же конструктивных элементов.
Ветровое колесо
Лопасти ротора считаются одним из самых важных компонентов ветровой турбины. Их конструкция влияет на работу других частей генератора. Для изготовления лопастей используются различные материалы.
Длина лопастей должна быть рассчитана до их изготовления. Если используется труба, ее диаметр должен быть не менее 20 см, при условии, что длина лопасти составит 1 метр. Затем труба разрезается лобзиком на 4 части. Из одной части делается шаблон, из которого вырезаются остальные листья. Затем они собираются на общем поддоне, и вся конструкция крепится к валу генератора. Собранную ветряную турбину необходимо сбалансировать. Балансировка должна проводиться в защищенном от ветра месте. Если работа выполнена правильно, колесо не будет вращаться само по себе. Если лопасти вращаются сами по себе, их необходимо заново отшлифовать, пока вся конструкция не будет сбалансирована. Наконец, проверяется точность вращения лопастей. Они должны вращаться в одной плоскости без перекосов. Допустимая погрешность составляет 2 мм.
Мачта
Следующий элемент конструкции ветряной турбины — мачта. Обычно ее сооружают из старой водопроводной трубы. Диаметр этой трубы должен быть не более 15 см, а длина — не более 7 м. Если в радиусе 30 метров от места планируемой установки есть здания или сооружения, высота мачты увеличивается.
Автономное электроснабжение загородного дома своими руками
Чтобы вся установка была максимально эффективной, мачта должна находиться на высоте не менее 1 метра над окружающими препятствиями. После установки основание столба и сваи заливаются бетоном для их фиксации. В качестве свай рекомендуется использовать оцинкованные канаты диаметром 6 мм.
Генератор
Для ветрогенератора можно использовать любой автомобильный генератор, предпочтительно генератор большей мощности. Все они идентичны по конструкции и должны быть модифицированы. Такая модификация автомобильного генератора для ветряной турбины заключается в обмотке проводника статора и изготовлении ротора с неодимовыми магнитами. Для их надежного крепления в полюсах ротора необходимо просверлить отверстия. Магниты размещаются путем чередования полюсов. Сам ротор оборачивается бумагой, а пустоты, образовавшиеся между магнитами, заполняются эпоксидным материалом.
При сварке магнитов необходимо соблюдать их полярность. Поэтому ротор подключается к источнику питания. Включенный ротор создает магнитное поле, и каждый магнит прилипает той стороной, к которой он притягивается.
Для подключения ротора можно использовать любой 12-вольтовый источник питания с силой тока от 1 до 3 ампер. Соединение производится таким образом, чтобы съемное кольцо, расположенное ближе к клыкам, было отрицательной стороной, а положительная сторона находилась ближе к концу ротора. Магниты, размещенные в зазорах между ротором или клыками, обеспечивают самовозбуждение генератора, что считается их основной функцией.
Окончание сборки ветряной установки
Рама генератора изготовлена из секционной трубы и оцинкованного металлического листа для хвоста. Конструкция вращающегося вала состоит из трубы с двумя подшипниками. Генератор крепится к мачте таким образом, чтобы расстояние между мачтой и лопастями составляло не менее 25 см. Для обеспечения безопасной сборки и установки все работы должны проводиться в безветренную погоду. Сильный ветер может погнуть лопасти и привести к их поломке на мачте.
Если батареи будут использоваться для питания потребителей 220 вольт, необходимо установить инвертор для преобразования напряжения. Емкость аккумулятора выбирается в соответствии с техническими характеристиками генератора. На это влияет скорость ветра в данной местности, общая мощность подключаемых потребителей и частота их использования.
Чтобы не повредить аккумуляторы перезарядкой, следует использовать стабилизатор напряжения, который может быть самодельным или заводским. Готовый ветрогенератор необходимо регулярно обслуживать и своевременно проводить текущий ремонт.
Автоматический преобразователь с 12 на 220
АВР для генератора
Теплообменник: принцип действия
Конструкция генератора: функциональный принцип
Начнем с теории
Основными элементами будущей концепции являются сама ветряная турбина, контроллер заряда, аккумуляторное поле для хранения электроэнергии и инвертор для потребительских устройств, работающих на переменном токе. Для того чтобы все эти элементы стали надежным альтернативным источником энергии, необходимо учесть ряд важных моментов:
- Напряжение на выходе должно составлять больше 12 В, чтобы аккумуляторные батареи могли заряжаться.
- Количество оборотов. Все ветряки вращаются сравнительно медленно, за счет чего создается высокий крутящий момент. И чем больше электроэнергии вырабатывает конкретное устройство, тем больше усилий необходимо для их раскручивания и стабильной работы.
- Скорость ветра в регионе должна составлять в среднем не менее 4,5 м/сек. При снижении этого параметра ветряк из автомобильного генератора будет работать вполсилы. И получить от него номинальное количество электроэнергии не удастся.
Преимущества и недостатки изготовления самодельного ветряка из автомобильного генератора
Задача по созданию нового устройства упрощается благодаря следующим моментам:
- Наличие готового генератора избавит от необходимости его рутинной сборки.
- Автомобильный генератор дает стабильное напряжение, что важно для переменчивого характера работы ветрогенератора.
- Генератор совместим со стандартным электрооборудованием, поэтому в его переделке нет особой необходимости.
- Заменить вышедший из строя генератор будет несложно благодаря выбору моделей в свободной продаже.
Среди недостатков строительства импровизированных ветряков из автомобильного генератора стоит отметить:
- Автомобильному генератору нужно задать оптимальную скорость вращения, для чего потребуется установить в конструкцию редуктор.
- Ресурса обычного устройства хватит приблизительно на год работы, после чего его надо будет заменить или привести в порядок с помощью капитального ремонта.
- Некоторые модели генераторов нуждаются в подаче напряжения на катушку. Потребуется немного изменить их конструкцию и установить постоянные магниты. Поэтому создать на их основе ветряк из автомобильного генератора без переделки не получится.
Схема ветрогенератора своими руками из автомобильного генератора
Задумываясь о том, как собрать ветряк из автомобильного генератора, следует учитывать последовательность действий и строго следовать ей во время работы. Это поможет избежать ошибок и сократить время сборки.
Выбор конструкции ветряка
На выбор вертикального или горизонтального расположения влияют следующие факторы:
- Масса и размеры устройства: для небольших агрегатов допустима горизонтальная установка, чтобы увеличить КПД и снизить стартовую скорость для запуска движения лопастей. Тяжелые модели лучше фиксировать вертикально, используя дополнительную передачу для преобразования горизонтального крутящего момента в вертикальный.
- Сила ветра. Горизонтальные ветряки рекомендуется располагать на значительной высоте от земли, где скорость ветра выше. Вертикальные монтируют следующим образом: установка — на земле, а привод — на специальной мачте.
Переделка ветрогенератора
Оптимальным решением является выбор генератора вращающейся модели автомобиля для ветряной турбины. Для функциональной конструкции достаточно разместить на нем постоянные магниты. Важно не только закрепить магнитные элементы, но и сбалансировать их, чтобы избежать критических нагрузок. Кроме того, несбалансированная модель быстрее выйдет из строя, так как подшипники будут ломаться и выходить из положения. Вам также придется сделать это самостоятельно:
- К статору: для уменьшения числа оборотов необходимо заменить обмотку, в 5 раз увеличить количество витков на катушках, взяв проволоку уменьшенного диаметра.
- К ротору: стоит выточить алюминиевую деталь с размерами, учитывающими установку электромагнитов. Важно точно выполнить замеры, что позволит рассчитывать на повышение уровня КПД. Магниты приклеиваются на суперклей на одинаковом расстоянии с чередованием полюсов.
Изготовление ветрового колеса
Чтобы готовый ветряк на автомобильном аккумуляторе не издавал лишнего шума, стоит правильно подобрать лопасти: Лопасти, карусельные лопасти или барабанные лопасти. При этом важно учитывать следующие моменты:
- Направление ветра и оси устройства должно совпадать.
- Лопасти должны иметь минимальную ширину, тогда как их количество не ограничено.
- Циркуляция воздушных потоков должна быть направлена вдоль лопасти.
- Угловая скорость не имеет ограничений, а потерянная скорость должна иметь постоянное значение.
Добиться идеального баланса между всеми вышеперечисленными элементами будет очень сложно, но для этого нужно сделать все возможное. Эксперты рекомендуют изготавливать лопасти из прочного пластика или алюминия. Эти материалы очень устойчивы к механическим и климатическим воздействиям, поэтому гарантируют долгий срок службы.
Сборка ветряка
Для основания выбирается труба, диаметр и толщина которой рассчитаны на вес конструкции. Участки труб разного диаметра можно соединить с помощью переходных соединений, чтобы диаметр уменьшался по мере продвижения конструкции листа. Важно, чтобы ветряная турбина могла свободно вращаться вокруг своей оси при изменении направления ветра. На заключительном этапе проектируется и строится лопасть, параметры которой рассчитываются с учетом инерции колеса. Выработка электроэнергии начинается уже при 600 оборотах в минуту. Не забудьте закрыть подшипники и смазать вращающиеся части конструкции перед установкой, чтобы защитить их от коррозии и поломок.
