Мини-ветряк с генератором, установка за окно. Из доступных материалов без токарных работ
Эй,диджей поставь мой компакт-диск, да? /Народная мудрость/
Наверное самый маленький в мире действующий ветряк с генератором. А не поставить ли нам за окна мини-турбинки для нужной генерации? Некоторые из читателей наверняка подумали:
Я живу в многоквартирном доме, куда я его поставлю это, если бы в деревне или на даче еще ему мачту надо, не буду дальше читать статью, розстроили, блин.
А вот и нет, продолжайте дальше читать. Данную модель я специально разработал для города, такой не городской, да не кот, а ветряк, можно не только на многоэтажку монтировать конечно.
Его преимущество — компактность, поэтому и «мини», диаметр воздушного винта 320 мм. Наверняка кто-то сразу подумает, что не хватит мощности, но это не так, мощность учтена, если найдете крутой генератор с нулевым сопротивлением катушек. Скорее всего вам придется обмотку перемотать под нужное напряжение, все экспериментально устанавливается, или с расчетом. Думал вместо медного провода намотать серебряный, как не крути но при этом можно на 20 % большую мощность получить. Пошел в радиомагазин, говорю провод нужно мне серебряный лакированный, сначала продавцы удивились, потом послали в ювелирный, а в ювелирном там они все толстые в основном цепура и не лакированные, а ну его в баню, не нашел, чуть жаль. Кто нибудь знает серебряные лакированные провода вообще бывают?
Как генератор тут использовался советский моторчик переменного тока на 220 в с редуктором.
Ветряк стартует при скорости ветра 2 м/с,замерял специальным прибором — анемометром. Анемометр — прибор который определяет скорость воздушных или не воздушных масс, он также может фиксировать максимальное и среднее значения в своей памяти, если она есть и не забита дурью. Установка при этой стартовой скорости сразу выдает ток, который после накопления в личный «Павар в Банке» (не входит в комплект самоделки) можно использовать для зарядки смартфонов пролетариата. Ну да при увеличении скорости ветра мощность генерации растет, так как здесь эксплуатируется генератор переменного тока, нужно строить мосты диодные и все такое, иначе накопитель крякнет не успеет от турбо-наддува ветра. Еще и надо показать как прибомбасить специальный накопитель, чувствую что не втискаюсь в одну тему, поэтому скорее всего это будет следующая самоделка, конечно если подпишитесь на мой канал)). Ведь без электрической схемы тут радости меньше, но без электрической схемы это также красивая карусель-центрифуга для майских жуков и зайчикометалка. В данной статье я больше покажу механическую часть проекта, правильно?
Воздушный винт сделан с СD- или DVD-дисков, посаженных на винтики М2, желательно с нержавейки. Метод крепления дисков может быть и более щадящим без сверления диска, при таком креплении даже сами диски не повреждаются, их можно легко снять,заменить или снова использовать как носитель информации. Кто догадался как так закрепить диск без повреждения, пишите заценю идеи.
Для изготовления детища нужны следующие компоненты:
Инструменты и приборы:
-ножовка;
-напильник;
-дрель и сверла;
-паяльник;
-кисточка;
-мультиметр;
-ключ для гаек;
-отвертка;
-метчик М3;
-кусачки.
-винтики,шайбы и гайки М2,М3,М5(можно нержавейка),длина разная;
-винтики М3 без шляпки 4 шт.;
-планка 15*30*140мм;
-припой,канифоль;
-CD- или DVD-диски 2 шт.;
-профиль уголок из дюрали 2*20*20*180мм;
-пластина дюраль 3*60*120мм;
-трубка медь Д=6/2,5*20мм;
-моторчик переменного тока на 220 в с постоянным магнитом на роторе, советский с редуктором около 1:20;
-пластина резиновая 2*60*120мм;
-провод для намотки катушек лакированный, сечение подбирается под напряжение;
-провода с обычной изоляцией;
-лак или краска.
Начинаем изготовление мини-ветряка с воздушного винта, это наиболее ответственный элемент установки.
Эпизод 1. История ветрякостроения шумеров (шучу). Берем огрызок планки размером 15*30*140мм устанавливаем центр по диагоналям, сверлим центровочное отверстие диаметром 1 мм. Делаем диагональные нарезы «накрест» в концах планки глубиной 40 мм. Другой вариант изготовления, но не прямого, а закругленного паза на дне нарезки (чтобы зафиксировать диск) с помощи дисковой пилы болгарки.
Этап 2. Зачистка и шлифовка планки, придавая ей форму воздушного винта, контролируя при этом центр тяжести элемента в пределах центрального отверстия.
Этап 3. Основу винта при желании можно покрыть водостойким лаком или краской. Сверлим отверстия в планке под крепление винтиками СиДи, потом вставляем диск и попадая в отверстия сверлом сверлим и диски, после чего прикрепляем их винтиками.
Этап 4. Крепим винтик М3 с шайбами как ось воздушного винта,стягивая его гайкой.
Этап 5. Для соединения воздушного винта с валом генератора делаем с медной трубочки соединительную муфту. Внутри муфты резьба М3 (половина длинны трубки). Для предупреждения вращения винтика М3 в муфте извне ставлю контргайку и ключом затягиваю ее к муфте. Вторая половина отверстия внутри медной трубки без резьбы, соответствует диаметру вала генератора. Чтобы вал не высовывался фиксирую его 2 или 4-мя винтиками М3 без шляпок. Предварительно просверлив 4 отверстия и нарезав резьбу М3 перпендикулярно оси трубки.
Этап 6. Стойку для генератора делаю с дюралевого уголка размером 2*20*20мм длинной под диаметр воздушного винта плюс запас 30мм, то есть всего около 180мм.Для этого на одном конце уголок разрезаю, и загибаю концы перпендикулярно к самому уголку.
Этап 7. Тем временем с дюралевой пластинки вырезаю 2 кружка один под диаметр генератора. Соединить кружки с уголком можно и винтиками, но я приварил. Другой кружок для крепления к стене дома там есть отверстия под шурупы.
Этап 8. Подготавливаю генератор втаскивая с него обгонную муфту, так как ветряк должен вращаться, как за так и против часовой стрелки. Редуктор генератора перед установкой надо смазать густой смазкой. Между дюралевым кружком и генератором устанавливаю резиновую прокладку и стягиваю все вместе винтиками М3 с гайками.
Этап 9. Прикрепляю воздушный винт к валу генератора и можно устанавливать за окно. Установке еще нужна электрическая схема о ней я расскажу в следующей, части №2. Но даже без схемы видно как зажигается светодиод от переменного тока во время вращения воздушного винта ветром.
На видео можно увидеть вращение моего ветряка на скорости ветра в пределах 2-3 м/с. Возле уголка я временно установил изолентой светодиод на 1 Вт, не очень четко из-за яркого солнца, но можно увидеть вспышки света от переменного тока
Источник
Как сделать ветрогенератор своими руками
Ветер – это бесплатная энергия! Так давайте же её использовать в личных целях. Если создание ВЭС в промышленных масштабах это очень дорого, потому что кроме генератора нужно провести ряд исследований и расчётов, государство не берет на себя такие расходы, а инвесторам в странах бывшего СССР – это, почему-то не вызывает особого интереса. То в частном порядке можно сделать мини-ветряк для собственных нужд. Стоит понимать, что проект перевода вашего дома на альтернативную энергию очень дорогое занятие.
Как уже было сказано: нужно произвести длительные наблюдения и расчёты, чтобы подобрать оптимальное соотношение размеров ветряного колеса и генератора, подходящее к вашему климату, розе ветров и среднегодовой скорости ветра.
Эффективность ветроэлектрической установки в пределах одного региона может отличаться в разы, это связано с тем, что движение ветра зависит не только от климатического пояса, но и от рельефа местности.
Однако вы можете узнать, что такое ветроэнергетика с минимальными затратами собрав бюджетную установку для питания маломощной нагрузки, типа смартфона, лампочек или радиоприёмника. При должном подходе вы можете обеспечить электроэнергией небольшой дом или дачный участок.
Давайте рассмотрим каким образом можно сделать простейшую ветроэлектрическую установку своими руками.
Содержание статьи
Маломощные ветряки из подручных средств
Компьютерный кулер представляет собой бесколлектроный двигатель, который в своем первоначальном виде не представляет практической ценности.
Его нужно перемотать, так как в оригинале обмотки соединены неподходящим образом. Мотать катушки поочередно:
По часовой стрелке;
Против часовой стрелки;
По часовой стрелке;
Против часовой стрелки.
Соединять соседние катушки нужно последовательно, а еще лучше мотать одним куском провода переходя от одного паза к другому. Толщину провода в этом случае подбирать произвольно, лучше будет если вы намотаете как можно больше витков, а это возможно при использовании наименее тонким проводом.
Выходное напряжение с такого генератора будет переменным, а его величина будет зависеть от оборотов (скорости ветра), установите диодный мост из диодов Шоттки, чтобы выпрямить его до постоянного, обычные диоды подойдут, но будет хуже, т.к. на них упадёт напряжение от 1 до 2-х вольт.
Лирическое отступление, немного теории
Запомните величина ЭДС равняется:
где L – длина проводника помещенного в магнитное поле; V – скорость вращения магнитного поля;
При модернизации генератора вы можете влиять только на длину проводника, то есть на количество витков каждой из катушек. Количество витков – определяет выходное напряжение, а толщина провода – максимальную токовую нагрузку.
На практике влиять на скорость ветра нельзя. Однако из этой ситуации тоже есть выход, можно, узнав типовую скорость ветра для вашей местности спроектировать подходящий по оборотам винт для ветроэлектрической установки, а также редуктор или ременную передачу, для обеспечения достаточных оборотов для генерации нужного по величине напряжения.
ВАЖНО: Быстрее не значит лучше. При слишком большой скорости вращения ветрогенератора сократиться его ресурс, ухудшаться смазочные свойства втулок или подшипников ротора, и он заклинит, а быстрее всего произойдет пробой изоляции обмоток в генераторе.
Генератор состоит из:
Промышленные конструкции ветрогенераторов:
Увеличиваем мощность генератора из компьютерного кулера
Во-первых, чем больше лопастей и диаметр колеса – тем лучше, поэтому присмотритесь к 120-мм кулерам.
Во-вторых, мы уже сказали, что напряжение зависит и от магнитного поля, дело в том, что промышленные генераторы высокой мощности имеют обмотки возбуждения, а низкой мощности – сильные магниты. В кулере магниты крайне слабые и не позволяют добиться хороших результатов от генератора, да и зазор между ротором и статором весьма велик – порядка 1 мм, и это при и без того слабых магнитах.
Решение этой проблемы кардинально изменить конструкцию генератора. Вернее, от кулера потребуется только крыльчатка, в качестве самого генератора применим моторчик от принтера или любой другой бытовой техники. Наиболее часто встречаются щеточные двигатели с возбуждением от постоянных магнитов.
В результате это будет выглядеть так.
Мощности подобного генератора хватит, чтобы запитать светодиоды, радиоприемник. Для подзарядки телефона его не хватит, телефон будет отображать процесс заряда, но ток будет крайне мал, до 100 Ампер, при ветре 5-10 метров в секунду.
Шаговые двигатели в роли ветрогенератора
Шаговый двигатель очень часто встречается в компьютерной и бытовой технике, в различных проигрывателях, флоппи-дисководах (интересны старые модели 5.25”), принтерах (особенно матричных), сканерах и т.д.
Данные двигатели без переделок могут работать в роли генератора, они представляют собой ротор с постоянными магнитами, и статор с обмотками, типовая схема подключения шагового двигателя в режиме генератора изображена на рисунке.
В схеме установлен линейный стабилизатор на 5 Вольт, типа L7805, что позволит без опасения подключать мобильные телефоны к такому ветряку для их зарядки.
На фото генератор из шагового двигателя с установленными лопастями.
Двигатель в конкретном случае с 4-мя выходными проводами, схема соответственно под него. Двигатель с такими габаритами в режиме генератора выдаёт примерно 2 Вт при слабом ветре (скорость ветра около 3 м/с) и 5 м/с при сильном (до 10 м/с).
Кстати вот аналогичная схема со стабилитроном, вместо L7805. Позволяет заряжать Li-ion батареи.
Доработка самодельного ветряка
Чтобы генератор работал эффективнее нужно сделать ему направляющий хвостовик и закрепить его на мачте подвижно. Тогда при изменении направления ветра – будет изменяться направление ветрогенератора. Тогда возникает следующая проблема – кабель, идущий от генератора к потребителю будет закручиваться вокруг мачты. Чтобы это решить нужно обеспечить подвижный контакт. На Ebay и Aliexpress продаётся готовое решение.
Нижних три провода – неподвижны идут вниз, а верхний пучок проводов – подвижен, внутри установлен скользящий контакт или щеточный механизм. Если у вас нет возможности купить, проявите смекалку, и, вдохновившись решением конструкторов автомобиля Жигули, а именно реализацией подвижного контакта кнопки сигнала на руле и сделайте что-то похожее. Или воспользуйтесь контактной площадкой от электрочайника.
Соединив разъёмы, вы получите подвижный контакт.
Мощный ветрогенератор из подручных средств.
Для получения большей мощности вы можете использовать два варианта:
1. Генератор из шуруповерта (10-50 Вт);
2. Ветрогенератор из автомобильного генератора.
Из шуруповерта понадобиться только моторчик, вариант аналогичен предыдущему, в качестве винта вы можете использовать лопасти от вентилятора, это увеличит итоговую мощность вашей установки.
Вот пример реализации такого проекта:
Обратите внимание как здесь реализована шестеренчатая повышающая передача – вал ветрогенератора расположен в трубе, на его конце расположена шестерня, которая передаёт вращение меньшей шестерне закрепленной на валу двигателя. Повышение оборотов двигателя имеет место и в промышленных ветряных электроустановках. Редуктора применяются повсеместно.
Однако в условиях самоделки изготовить редуктор становиться большой проблемой. Вы можете извлечь редуктор из электроинструмента, он там нужен чтобы понизить высокие обороты на валу коллекторного двигателя в нормальные обороты патрона на дрели, или диска болгарки:
В дрели установлен планетарный редуктор;
В болгарке установлен угловой редуктор (станет полезным для монтажа некоторых установок и уменьшит нагрузку с хвоста ВЭУ);
Редуктор от ручной дрели.
Такой вариант самодельного ветрогенератора уже может заряжать 12 В аккумуляторы, однако нужен преобразователь для формирования зарядного тока и напряжения. Эту задачу можно упростить применив автомобильный генератор.
Ветрогенератор из автомобильного генератора
Автомобильный генератор состоит из статора с трёхфазной обмоткой, и ротора со щёточным узлом и катушкой возбуждения. К нагрузке такой генератор подключается через диодный мост собранный по схеме Ларионова, он обычно расположен на задней крышке генератора.
Преимущество такого генератора – возможность использовать его для зарядки автомобильных аккумуляторов, в принципе он для этого и предназначен. Автогенераторы имеют встроенное реле-регулятор напряжения, что избавляет от необходимости покупать дополнительные стабилизаторы или преобразователи.
Однако автолюбители знают, что на низких холостых оборотах, примерно 500-1000 Об/мин мощность такого генератора мала, и он не обеспечивает должного тока для заряда аккумулятора. Это приводит к необходимости подключения к ветроколесу через редуктор или ременную передачу.
Отрегулировать количество оборотов при нормальной для ваших широт скорости ветра можно с помощью подбора передаточного числа либо с помощью правильно спроектированного ветроколеса.
Полезные советы
Пожалуй, самая удобная для повторения конструкция мачты для ветряка – изображена на картинке. Такая мачта растягивается на тросах, закрепленных на держателях в земле, что обеспечивает устойчивость.
Важно: Высота мачты должна быть как можно большей примерно 10 метров. На большей высоте ветер сильнее, потому что для него нет препятствий в виде наземных сооружений, холмов и деревьев. Ни в коем случае не устанавливайте ветрогенератор на крыше своего дома. Резонансные колебания крепежных конструкций могут вызвать разрушение его стен.
Позаботьтесь о надёжности несущей мачты, ведь конструкция ветряка на базе такого генератора значительно утяжеляется и представляет собой уже довольно серьезное решение, которое может осуществлять автономное электроснабжение дачи с минимальным набором электрических приборов. Устройства, которые работают от 220 Вольт можно запитать от инвертора 12-220 В. Самый распространённый вариант такого инвертора – блок бесперебойного питания для ПК.
Лучше использовать генераторы от дизельных, в т.ч. грузовых автомобилей, ведь они рассчитаны для работы на низких оборотах. В среднем дизельный двигатель крупного грузовика работает в диапазоне оборотов от 300 до 3500 об/мин.
Современные генераторы выдают 12 или 24 Вольт, а ток в 100 Ампер – уже давно стал нормальным. Проведя несложные вычисления можно определить, что такой генератор максимально выдаст вам до 1 кВт мощности, а генератор от жигулей (12 В 40-60 А) 350-500 Вт, что уже довольно приличная цифра.
Каким должно быть ветроколесо для самодельной ВЭУ?
Я упомянул в тексте о том, что ветроколесо должно быть большим и с большим количеством лопастей, на самом деле это не так. Это утверждение было справедливо для тех микро-генераторов, которые не претендуют на звание серьезных электрических машин, а скорее экземпляры для ознакомления и досуга.
На самом деле проектирование, расчёт и создание ветроколеса – это очень сложная задача. Энергия ветра будет использоваться рациональнее, если оно выполнено очень точно и идеально выведен «авиационный» профиль, при этом он должен быть установлен с минимальным углом к плоскости вращения колеса.
Реальная мощность ветроколес с одинаковым диаметром и разным количеством лопастей – одинаково, разница лишь в скорости их вращения. Чем меньше крыльев – тем больше оборотов в минуту, при том же ветре и диаметре. Если вы собираетесь добиться максимальных оборотов вы должны максимально точно смонтировать крылья с минимальным углом к плоскости их вращения.
Ознакомьтесь с таблицей из книги 1956 года «Самодельная ветроэлектростанция» изд. ДОСААФ Москва. На ней показана связь диаметра колеса, мощности и оборотов.
| Диаметр ветроколеса (м) | 1,6 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 4,0 | 5,0 |
| Число оборотов в минуту (при ветре 7 — 8 м/с) | 670 | 450 | 360 | 300 | 225 | 180 |
| Мощность (при ветре 7—8 м/сек) (ватт) | 65 — 80 | 100 — 130 | 200 | 300 | 500 | 1000 |
В домашних условиях эти теоретические выкладки дают мало толку, любители делают ветроколеса из подручных средств, в ход идёт:
Пластиковые канализационные трубы.
Собрать своими руками быстроходное 2-4 лопастное ветроколесо можно из канализационных труб, кроме них нужна ножовка или любой другой режущий инструмент. Использование этих труб обусловлено их формой, после обрезки они имеют вогнутую форму, что обеспечивает высокую отзывчивость к потокам воздуха.
После обрезки их закрепляют с помощью БОЛТОВ на металлической, текстолитовой или фанерной болванке. Если вы собрались делать её из фанеры – лучше переклейте и скрутите саморезами с обеих сторон несколько слоев фанеры, тогда у вас получится добиться жесткости.
Вот идея двух лопастной цельной крыльчатки для генератора из шагового двигателя.
Выводы
Вы можете сделать ветроэлектрическую установку начиная от малых мощностей – единиц Ватт, для питания отдельных светодиодных светильников, маячков и мелкой техники, до хороших значений мощности в единицах киловатт, накапливать энергию в аккумуляторе, использовать её в исходном виде или преобразовывать до 220 Вольт. Стоимость такого проекта будет зависеть от ваших потребностей, пожалуй, самым дороги элементом является мачта и аккумуляторы, может оказаться в пределах 300-500 долларов.
Источник