Ветрогенератор из мотор-колеса
Описание: В данной статье описано как переделать мотор-колесо в ветрогенератор
В коммерческих ветрогенераторах чаще всего используют винтовые пропеллерные двигатели – у них максимальный КПД, доходящий до 49%. Это весомое преимущество, и свой третий или четвертый по счету ветряк вы можете попытаться изготовить по пропелерной схеме — но винтовые двигатели значительно сложнее изготовить, поэтому если вы хотите сделать свой первый самодельный ветрогенератор, т.е. не покупать готовый, а именно сделать ветрогенератор своими руками, лучше начать с классических конструкций на роторном двигателе, выглядит она так: 
Однако не стоит думать, что необходимо поднять ветряк как можно выше любой ценой – на самом деле скорость ветра пропорциональна корню седьмой степени от высоты – выгода не большая, но с точки зрения монтажа это весьма существенно!
Один только плюс – если ветро энергетическая установка (ВЭУ) высоко поднятая над землей, то она будет выполнять функцию молниеотвода, а это для сельской местности бывает полезно.
До недавнего времени главной проблемой в строительстве ветрогенераторов являлся выбор (или самостоятельная постройка) генератора электрического тока, подключаемого к шкиву ветрогенератора – всегда легче использовать готовую конструкцию, чем собирать и наматывать обмотки самостоятельно.
И все поменялось с появлением мотор-колес для электровелосипедов и электроскутеров – это идеальные генераторы для домашней ветроэнергетики! В терминах ветроэнергетики правильнее всего принимать мотор колесо за «многополюсной тихоходный генератор», посмотрим, как оно устроено, самое простое и дешевое мотор-колесо для электровелосипеда:
Как мы видим, в зависимости от конструкции, это от 30 до 50 ниодимовых магнита, закрепленных на вращающемся статоре и неподвижный ротор с тремя независимыми обмотками. Каждая обмотка намотана 4-9 параллельно соединенными (для лучшего заполнения паза) проводами, суммарный диаметр около 3-4мм. Посмотрим, что стоит отметить особо важным для самостоятельного строительства ветрогенератора из мотор-колеса?
1.В режиме генератора, любое мотор колесо начинает выдавать ток сразу же, «с пол оборота!»
2.Выдаваемое напряжение пропорционально скорости вращения – учитывайте это при выборе контроллера.
3.Снимаемую мощность можно увеличить, подключая дополнительные обмотки!
4.Можно затормозить мотор-колесо закоротив обмотки между собой – с обмотками ничего страшного не случится, электротормоза такой конструкции давно используются на электровелосипедах и электроскутерах.
5.Внутри мотор-колеса для электровелосипеда обмотки чаще бывают соединены по схеме «звезда». А мотор колеса для скутеров и, особенно, мотор колеса для электросамокатов имеют соединение обмоток по схеме «треугольник» — имейте в виду это при конструировании! Хотя, залезть в мотор-колесо и перепаять обмотки не представляет никакого труда, все эти мотор колеса очень легко открываются!
6.Мотор колеса отличаются по весу и условно делятся на три класса: 4.5-6кг имеют паспортную мощность около 600 – 1000 вт, в случае их использования по назначению, и КПД порядка 85%.
Мотор-колеса весом от 8 до 10 кг мощностью около 1500 – 2000 ватт. И самые мощные, до 24 кг включительно, рассчитаны на мощность до 8000 ватт.
7.Цена на голое мотор колесо (т.е. в комплекте нет ничего кроме самого мотор колеса), которое имеется в наличии .
8.Максимальные обороты мотор-колес при эксплуатации по прямому назначению — от 200 до 400 оборотов в минуту.
Теперь поговорим о конструкциях роторов для ветряков с мотор-колесом. Естественно, конструкция их может быть абсолютно любая, никаких ограничений нет. Но, какие-то подходят лучше и считаются проще для самостоятельно изготовления своего первого ветрогенератора. Абсолютным лидером тут являются вертикальные конструкции с ротором Савониуса. Этот тип конструкции очень прочен и долговечен, если построен правильно, имеет относительно небольшую скорость вращения, что важно именно в конструкции с мотор-колесом в качестве электрогенератора. Ротор Савониуса может быть легко изготовлен в домашних условиях, без возни с аэродинамическим профилем крыла и другими проблемами, связанными с изготовлением горизонтальной «пропеллерной» турбины. Более того, в отличие от турбины с горизонтальной осью, ротор Савониуса всегда ориентирован по ветру, и не сильно зависит от турбулентности, что иногда бывает сильным подспорьем.
К недостатком роторов Савониса (а их достаточное количество) обычно относят их низкий КПД, всего порядка 15%. К счастью, для конструкций с мотор-колесов наиболее подходит самый эффективный вид ротора Савониуса.
Он не только имеет аэродинамическое преимущество, так как воздушные потоки отклоняются лопастями два раза, но лопасти еще имеют некоторый аэродинамический профиль. Когда на лопасти находит поток воздуха, создается небольшая подъемная сила и, следовательно, эффективность ротора повышается. Реальные конструкции на таком профиле начинают движение при ветре, который лицом не ощущается…
СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ МОТОР-КОЛЕСА
Диоды всего лутчше брать минимум 10А или диодные мосты.
Многие сталкиваются с вопросом после сборк и генератора, как избежать перезаряда АКБ. Ответ прост. Вам поможет ко нтроллер заряда от автомобиля. Плюсы очевидны, пришел, выбрал, купил. На примере ,реле регулятора напряжения РР 362.3772 устанавливается на
ПАЗ-3205 ГАЗ-53, артикул РР 362-01 
Источник
Мотор-колесо как генератор
Коммерческие ветрогенераторы обычно оснащаются винтовыми пропеллерными электродвигателями. У них высокий КПД – до 49%. Но такие двигатели сложны в изготовлении, поэтому самодельные ветрогенераторы обычно имеют стандартную конструкцию на роторном моторе.
В роли генераторов для домашней ветроэнергетики нередко используются мотор-колеса для электровелосипедов и гироскутеров. Фактически МК для велосипеда, скутера или электромобиля – это готовый 3-фазный генератор тока на магнитах.
Устройство мотор-колеса
Внутри втулочного мотора для велосипеда или скутера находится вращающийся статор с 30–50 неодимовыми магнитами и статичный ротор с 3 независимыми обмотками. Каждая из них выполнена из 4–9 проводов общим диаметром 3–4 мм. В велосипедных МК обмотки обычно соединяются по схеме «звезда», а в моделях для электросамокатов и скутеров – по принципу «треугольник».
Характерные особенности
Перечислим важные особенности втулочных электродвигателей:
- В режиме генератора мотор-колесо начинает выдавать ток без промедлений. Номинальная мощность МК при таком варианте использования достигается при 500–700 об./мин., в зависимости от особенностей модели.
- Выработка электроэнергии обеспечивается сразу после установки ветрогенератора, даже при незначительной силе ветра (1–2 м/с).
- Выходное напряжение пропорционально скорости вращения.
- Для увеличения снимаемой мощности достаточно подключить дополнительные обмотки.
- Для торможения МК достаточно закоротить обмотки между собой.
- Для регулировки мощности можно снять или подключить дополнительные обмотки, предварительно закоротив их.
Типы мотор-колес
Мотор-колеса бывают редукторными и прямоприводными. Для использования в качестве генератора электрического тока для ветряка подходят только модели прямого привода. Они не только более надежны и дольше служат благодаря максимально простой конструкции, но и обеспечивают возможность рекуперации энергии. К тому же, отсутствие шестеренок на прямоприводном электродвигателе снижает механические потери.
По весу и мощности МК прямого привода делятся на 3 категории:
- Модели массой 4,5–6 кг с номинальной мощностью 600–1000 Вт и КПД около 85%.
- Устройства массой 8–10 кг с номинальной мощностью 1,5–2 кВт.
- «Тяжеловесы» массой до 24 кг и мощностью до 8 кВт.
Для получения хорошего инерционного эффекта используемое в качестве генератора мотор-колесо должно быть тяжелым. Для получения мощного ветряка подойдет МК на 1000 Вт и 48 В. Универсальную модель можно собрать из МК на 800 Вт, а компактный вариант – на основе ступичного электромотора мощностью 500 Вт.
Выбор напряжения
При покупке прямоприводного МК для вертикального ветряка нужно выбирать модели с увеличенным вольтажом. Например, для аккумуляторной системы напряжением 12 В подойдет безредукторный электромотор на 24 В, для АКБ на 24 В – мотор на 36 В и т.д. Такая разница в напряжении необходима для компенсации его снижения на контроллере и корректной работы при увеличенных оборотах на ветряке. К тому же, напряжение электромотора должно быть выше заданного выходного напряжения, чтобы не допустить его критического снижения при вращении на неполную мощность.
Принцип работы мотор-колеса как генератора ветряка
Для запуска МК нужен источник крутящего момента. Для превращения мотор-колеса в источник энергии нужно инициировать его вращение и заставить устройство работать в качестве генератора. Для этого нужен выгодный пусковой старт, например, энергия ветра. Чтобы использовать ее для выработки электроэнергии, достаточно собрать и установить ветряк из мотор-колеса.
Основные элементы такой конструкции – это ось вращения, лопасти для улавливания ветра и мачта для подъема конструкции на необходимую высоту. Положение генератора может быть вертикальным и горизонтальным. Вертикальный вариант лучше, т.к. позволяет минимизировать сопротивление вращению. Лопасти можно сделать из полипропиленовых полусфер или другие, на усмотрение разработчика. Главное – чтобы они запускались в движение даже при небольшом движении ветра.
Сборка ветрогенератора из мотор-колеса
Процесс сборки ветряка своими руками включает следующие этапы:
- Подготовка мотор-колеса с подходящими значениями напряжения, мощности и крутящего момента.
- Изготовление и монтаж лопастей. Их можно сконструировать из ПВХ трубы, полипропилена, стеклоткани, дерева и других материалов. Для возможности вращения даже при незначительном ветре лопасти нужно развести на максимальное расстояние от оси вращения.
- Соединение лопастей с колесом. Проверка прочности крепления.
- Монтаж поворотного механизма, необходимого для вращения лопастей от малейших дуновений ветра. По прочности лучше использовать узел из стали, чтобы он выдерживал даже ураганные воздействия.
- Подготовка контроллера, необходимого для измерения выходной мощности.
- Установка турбины для монтажа ветряка. Например, можно соединить крепежом уголки из металла. Готовую турбину надеть на ось вращения и выполнить статическую балансировку.
- Подсоединение МК к устройствам, потребляющим энергию.
Читайте в предыдущей статье блога VoltBikes о выборе напряжения для электровелосипеда.
Источник
Небольшой ветрогенератор из старых велосипедных запчастей в закладки 4
Если вас волнует вопрос получения альтернативной энергии, можете собрать для себя вот такой вот простой ветрогенератор. Основная часть используемых запчастей – это детали от велосипеда. С помощью звездочек и цепи создается передача крутящего момента на генератор. В качестве генератора выступает также деталь с велосипеда – это динамо-машина. Если динамы нет, можете использовать моторчик постоянного тока.
Что касается воздушного винта, то он делается очень просто и также из доступных материалов. На данный момент проще всего изготовить винт из ПВХ-трубы или подобного материала, труба имеет подходящий профиль для изготовления лопастей.
Также вам понадобится найти некоторый металлолом, чтобы изготовить мачту, сделать основание и так далее. Рассмотрим эту тему более подробно.
Материалы и инструменты, который использовал автор для изготовления ветряка:
Материалы:
– кусок ПВХ-трубы;
– металлические пластины;
– тонкая оцинкованная листовая сталь;
– гайки, болты;
– подшипники;
– кусок металлической трубки (для изготовления корпуса подшипников);
– металлические хомуты (3 штуки);
– бумага, маркер, ножницы (для изготовления шаблона);
– клей;
– стальной уголок;
– труба квадратного сечения (мачта);
– колесико от тележки;
– динамо-машина (или моторчик постоянного тока);
– ведущая и ведомая звездочка, цепь (от велосипеда).
Инструменты:
– ножницы;
– болгарка;
– отвертка;
– плоскогубцы;
– дрель;
– мультиметр;
– гаечные ключи и другие мелочи.
Процесс изготовления ветряка:
Шаг первый. Начнем с лопастей
Лопасти автор делает из куска ПВХ-трубы. Первым делом нужно будет изготовить шаблон из бумаги, а затем вырезать ножницами. Прикладываем шаблон к трубе и вырезаем лопасти. Каждая новая лопасть вырезается одна за другой, в итоге получается мало отбросов. Резать трубу удобно при помощи болгарки.
Разметьте начало каждой лопасти и вырежьте куски, как это сделал автор. Оставшиеся части нужно для крепления лопастей к оси. В качестве крепежных деталей используются металлические пластины с отверстиями. Прикладываем пластину к лопасти и намечаем места для сверления отверстий. Всего автор сверлит по три отверстия в каждой лопасти.
Что касается пластин, то их режьте с тем расчетом, чтобы остался свободный конец для крепления его к центральному диску. В завершении подровняйте все лопасти болгаркой, чтобы у них не было зазубрин и так далее.
Шаг второй. Изготовление сердцевины винта
Сердцевина винта, к которой прикручиваются лопасти, делается из трех пластин, круглого куска листовой стали, а также гайки. Разметьте на центральном диске, где будут находиться лопасти, а также определите центр. В центре устанавливаем гайку, автор ее для простоты сборки приклеивает суперклеем.
Приступаем к сварке. Первым делом приварите гайку, которые мы приклеили ранее. Приварить нужно хорошо, так как это единственное место, где будет крепиться воздушный винт. Потом приварите к диску пластины, к которым крепятся лопасти. Приваривать их нужно тоже тщательно, автор делает сварной шов с двух сторон.
Шаг третий. Сборка винта
Соберите воздушный винт. Для этого вам просто нужно прикрутить лопасти к сердцевине при помощи болтов с гайками.
Шаг четвертый. Изготовление основы
Чтобы ветряк не падал, и его можно было закрепить, сделайте для него надежную основу. Для этого автор нарезает металлический уголок и затем сваривает раму.
Шаг пятый. Подготовьте подшипник
Чтобы ветряк мог вращаться в любом направлении вокруг своей оси, вам понадобится закрепить его на подшипнике. В качестве такого подшипника выступает колесико от тележки, которое может поворачиваться на угол 360 градусов. Отрежьте от него лишнее болгаркой.
Шаг шестой. Собираем раму ветряка
Мачта ветряка делается из куска стальной трубы, у автора она квадратного сечения. Высотой труба не большая, эта конструкция скорее подразумевает установку на крыше или на другой возвышенности. Приварите мачту к основанию, изготовленному ранее.
К верхнему концу мачты приварите деталь, которую мы добыли из колесика тележки. Потом к ней приваривается стальная пластина в виде буквы «Г», она будет нужна для крепления хвоста.
Шаг седьмой. Втулка с подшипниками
Вал воздушного винта вращается на двух подшипниках. Эти подшипники автор запрессовал в кусок металлической трубы. Не забудьте хорошо смазать подшипники перед установкой. Чтобы не мудрить с втулкой, вы также с успехом можете использовать готовую втулку от передней или задней оси колес велосипеда.
Шаг восьмой. Крепежные хомуты
Генератор и втулку с подшипниками автор крепит при помощи обычных стальных хомутов. Чтобы закрепить динамо машину, вам понадобится приварить к раме дополнительную пластину.
Шаг девятый. Крепежи для хвоста
Найдите металлические пластины и сварите их так, как видно на фото. Одна часть приваривается сразу к поворотной пластине ветряка.
Шаг десять. Звездочки и цепь
Возьмите переднюю велосипедную звездочку и отрежьте от нее все лишнее. К центру приварите гайку. Эта звездочка находится на валу воздушного винта.
Установите динамо-машину в хомут, а на вал установите звездочку небольшого диаметра. Это позволит получить достаточно высокие обороты генератора при относительно небольших оборотах винта. Вот и все, отрежьте до нужных размеров и поставьте цепь.
Шаг 11. Хвост
Вырежьте хвост из тонкой листовой стали, используя ножницы. Над формой и размерами можно подумать самому. Прикрепите к хвосту второй металлический кронштейн, который был изготовлен ранее.
Шаг 12. Сборка ветряка!
Закрепите хвост на кронштейне ветряка, используя болт с гайкой. Установите ветряк на открытой местности, где дует хороший ветер. Если автор нас не обманывает, то у него ветряк работает довольно шустро, учитывая, что ветви окружающих деревьев почти не шевелятся. Если все работает отлично и цепь не спадает, подключите к генератору провода и сделайте замеры напряжения, который он генерирует.
Ну а далее решать вам, можете установить контроллер и заряжать ветряком аккумуляторы. Энергии тут будет не много, но ее вполне хватит для зарядки ноутбука, мобильного и так далее. А если таких ветряков поставить много или увеличить его размеры, энергии вполне хватит и для более широких бытовых нужд.
Источник