Ветрогенератор с машинного генератора

Создание ветрогенератора из автомобильного генератора: преимущества, недостатки, инструкция по сборке и установке

Обновлено: 8 января 2021

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.

Источник

Как сделать ветрогенератор из автомобильного генератора своими руками?

Ветрогенераторы на сегодняшний день являются одними из наиболее дешёвых источников альтернативной энергии. Они имеют меньшее распространение, чем солнечные батареи. Но, в случае последних, вырабатываемая электрическая энергия получается в несколько раз дороже. Поэтому ветряная установка в частном хозяйстве может оказаться весьма полезным и эффективным источником дополнительной электроэнергии. Особенно он может быть выгоден, если Вы не станете покупать готовую установку, а сделайте его самостоятельно из автомобильного генератора. Самодельный ветряной генератор обойдётся значительно дешевле, чем фабричное изделие. В этом материале мы поговорим о том, как сделать ветрогенератор из автомобильного генератора своими руками.

Конструкция и принцип действия ветрогенератора

На сегодняшний день разработано много разнообразных ветрогенераторов и в сети можно найти различные чертежи изготовления. В любой конструкции есть такие элементы, как генератор, лопасти, аккумуляторная батарея, мачта, блок управления. Необходимым элементом также является система управления и подачи электрической энергии в сеть. Перед установкой системы желательно изготовить схему монтажа.

Ветряные установки с вертикальной осью обычно используются там, где требуется меньший шум, небольшая зависимость от ориентации ветра. Им требуется небольшая стартовая скорость, а также удобство эксплуатации. Некоторые специалисты изготавливают специальные направляющие для барабанных ветрогенераторов вертикального типа. Это увеличивает производительность и исключает разнос от ветра. Естественно, что это усложняет конструкцию и увеличивает её стоимость.

Что касается лопастей, то их обычно бывает не больше 3. Лопасти заводского изготовления могут менять углы поворота. Это позволяет настраивать скорость вращения и снизить шум. Ветрогенератор мощностью 1 кВт стоит минимум 70 тысяч рублей. Поэтому многие стремятся самостоятельно изготовить ветрогенератор из автомобильного генератора.

• 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.

Доработка автомобильного генератора

Теперь о том, как сделать ветрогенератор из автомобильного генератора. Для изготовления генератор ветряной установки, в принципе, подойдёт автомобильный генератор от любой машины. Конструкции автогенераторов приблизительно одинаковые на разных автомобилях. Переделка его в генератор для ветрогенератора сводится к перемотке провода статора. А также изготавливается ротор на базе неодимовых магнитов. Отверстия для крепления магнитов сверлятся в полюсах ротора. Затем магниты устанавливаются с чередованием полюсов. Пространство между магнитами заполняется эпоксидной смолой, а сам ротор обёртывается бумагой.

Некоторые советуют для уменьшения магнитного поля полностью перебрать статорные пластины. Сначала они разделяются, а затем выравниваются на наковальне. После этого проводится их сборка на оснастке, где пластины стягиваются струбцинами.

Специалисты советуют делать новую обмотку на зуб статора по катушке. Существуют также варианты с всыпной обмоткой. Намотка катушки производится по трехфазной схеме в одном направлении. Эффективность генератора повышается с увеличением числа витков.

Те, кто переделывал автомобильный генератор под ветряную станцию, говорят, что нужно ориентироваться на следующую цифру. Если вы сделали 300 оборотов обмотки, то генератор должен выдавать примерно 30 вольт. Статор автомобильного генератора перематывается таким образом, что число витков увеличивается примерно в 7 раз, а их диаметр уменьшается. Это делается для того, чтобы увеличить выработку электрической энергии на малых оборотах. Ведь в автомобиле вращение происходит гораздо большей скоростью, нежели ветер будет вращать лопасти.

Лопасти являются одной из ключевых частей ветрогенератора. Работа остальных узлов во многом зависит от конструкции лопастей. Когда изготавливается самодельный ветрогенератор из автомобильного генератора, умельцы используют самые разные материалы. Это может быть простая канализационная труба из пластика. Такой материал мало весит, легко обрабатывается, устойчив к воздействию окружающей среды и стоит недорого.

Затем лопасти фиксируются на алюминиевом диске, который имеет для крепления специальные полосы. И уже этот диск крепится к генератору, который будет вырабатывать электрический ток.

После того как лопасти будут установлены, нужно сделать проверку точности вращения. Лопасти обязательно должны вращаться в одной плоскости. Перекоса быть не должно, а допустимая погрешность составляет 2 мм.

Мачта

В качестве мачты самодельный ветрогенератор из автомобильного генератора может иметь самые разные конструкции и материалы. Те, кто изготавливает ветряную станцию своими руками, часто используют в качестве мачты использованные водопроводные трубы. При этом стоит учесть, что длина трубы должна быть не менее 7 метров, а её диаметр примерно 3 дюйма. Если рядом с местом установки ветряной станции имеются жилые помещения, то высоту мачты следует увеличить.

Сборка и установка ветрогенератора

Установку ветрогенератора следует выполнять на удалении от жилых домов и прочих сооружений. Расстояние должно быть как минимум 20 метров, а, вообще, чем больше, тем лучше. Лучше всего устанавливать ветряную станцию на открытом пространстве или на холмах, где ветер значительно сильнее. При установке следует учесть плотность грунта. От этого будет определяться длина клиньев, которые будут местами крепления растяжек самой мачты.

Если почва в районе установке мягкая, то потребуются клинья большего диаметра и длины. Таких клиньев для крепления растяжек должно быть как минимум три, а ещё лучше 4.

Способы обустройства растяжек выбирают в зависимости от высоты мачты. Сама мачта ветрогенератора ставится в грунт на глубину полметра или ниже. Основание мачты и клинья, к которым крепятся растяжки, бетонируются. Если этого не сделать, то почва может стать рыхлой после дождя, что приведёт к ослаблению растяжек.

Эксплуатация и безопасность

Ветрогенератор из автомобильного генератора, как и все технические устройства, требует периодического контроля и обслуживания. Можно выделить следующие необходимые операции при эксплуатации ветрогенератора:

• Уделяйте внимание состоянию токосъёмника. Раз в несколько месяцев щётки генератора требуется чистить, смазывать и регулировать;
• Обязательно проводить ревизию крепления мачты к фундаменту, а также состояние растяжек;
• Если появляются какие-то мелкие неисправности лопастей, их нужно тут же устранять. Кроме того, нужно проводить постоянный контроль балансировки лопастей;
• Подшипники генератора и поворотных механизмов требует регулярной смазки;
• Один раз в 3─4 года металлические элементы ветрогенератора следует перекрашивать;
• Один раз в полгода следует проверять изоляцию электрооборудование и проводки.

Источник