Как сделать ветрогенератор из мотор-колеса гироборда

Ветрогенератор на заднем дворе

Настоящий ветрогенератор — это слишком дорого в том случае, если его планируется использовать для решения простых домашних задач, не требующих большой мощности. Если всё, что нужно — это немного энергии для LED-освещения или для проекта, основанного на Raspberry Pi Zero, это как-то несоразмерно довольно серьёзным деньгам, которые придётся заплатить даже за небольшой ветряк. То же касается и школьных экспериментов, время и деньги, уходящие на организацию которых, обычно стараются свести к минимуму. Школы часто стеснены в средствах.

В этом материале мы расскажем о том, как создать собственный маленький ветрогенератор. Делать мы его будем из велосипедных запчастей и из того, что можно купить в строительном магазине. Стоимость проекта находится где-то в районе $80-150. На создание генератора уйдёт 8-16 часов. При ветре, который чуть сильнее «слабого ветра» по шкале Бофорта, наш генератор способен дать около 1 ватта мощности. Этого достаточно для того чтобы зарядить небольшую батарею, а значит, энергия у нас будет и в безветренную погоду.

Домашний ветрогенератор

Описываемая здесь маленькая ветряная турбина — это, по сути, экспериментальный проект, в ходе работы над которым можно освоить основы ветроэнергетики. Эту турбину нельзя назвать абсолютно надёжным источником энергии. Не стоит ждать от неё чудес! Кроме того, учитывайте, что сильный ветер опасен для нашей турбины. Эта машина не рассчитана на нормальную работу при таком ветре. Он её, скорее всего, разрушит. Поэтому турбину стоит убирать в плохую погоду. В частности, нужно учитывать то, что её обломки, носимые ветром, могут кого-нибудь поранить.

В отличие от типичных коммерческих турбин с горизонтальной осью вращения, оснащаемых тремя лопастями, закреплёнными на горизонтальном валу, в нашем проекте используется вертикальный вал ротора. Это избавляет нас от необходимости в механизме, учитывающем направление ветра, и сильно упрощает проект турбины. Наш генератор, в сущности, представляет собой велосипедное колесо, смонтированное на вертикальной стойке, которое связано с электрическим генератором. В роли лопастей ротора используются восемь «полутруб», вырезанных из дешёвых пластиковых (PVC) канализационных труб и прикреплённых к ободу колеса.

Турбина начинает вращаться при достижении ветром силы, примерно соответствующей 2 баллам (около 6 км/ч) по шкале Бофорта (смотрите таблицу ниже). Если сила ветра достигает 5 по шкале Бофорта (около 30 км/ч), турбина даёт около 1 ватта мощности (по нашим измерениям — 147 мАч при 6,7 В).

Шкала Бофорта (по материалам Википедии)

Шкала силы (скорости) ветра, используемая в наши дни, разработана в 18 веке британским моряком Сэром Френсисом Бофортом (1774 — 1857). Но его нельзя назвать первым, кто приложил усилия к созданию подобной шкалы. Шкале Бофорта предшествовали другие работы, в частности, характеризующие силу ветра по его воздействию на лопасти ветряных мельниц (инженер Джон Смитон, 1759). В том же направлении работал британский географ и гидрограф Александр Далримпл (1737 — 1808). Ещё более ранние шкалы силы ветра созданы астрономом Тихо Браге (1582), естествоиспытателем Робертом Гуком (1663) и Даниэлем Дефо (1704) — купцом, мятежником, шпионом и автором «Робинзона Крузо». В 1829 году Френсис Бофорт был назначен гидрографом Британского Адмиралтейства и передал свою шкалу всем, кому она могла понадобиться. С тех пор шкала Бофорта стала стандартным инструментом для измерения силы ветра.

Материалы и инструменты

• Переднее велосипедное колесо диаметром 28 дюймов и электрический генератор. Я купил новый генератор на eBay за €40, но в Европе часто встречаются подержанные генераторы. В США можно найти такой на eBay, а можно купить дешёвую динамо-втулку Shimano и установить её в старое колесо.
• 2 4-дюймовые PVC-трубы (условный проход трубы — 110 мм) длиной 2 метра. Я использовал тонкостенные трубы, но то, какими именно они будут, особой роли не играет.
• 16 крепёжных винтов с гайками и с большими шайбами. Длина и диаметр винтов зависят от характеристик обода колеса.
• Стальная водопроводная оцинкованная труба диаметром 1 1/2 дюйма с резьбой по обоим концам. Её длина (высота мачты ветряка) подбирается самостоятельно и зависит от условий, в которых придётся работать генератору.
• Стальная трубопроводная арматура для водопроводной трубы 1 1/2 дюйма. Торцевая заглушка (она совершенно необходима) и тройник (необязательно).
• Повышающе-понижающий (buck-boost) преобразователь напряжения DC-DC, такой, как Mesa #DSN6009 4 A. Я рекомендую преобразователь с выходной мощностью 30 Вт.
• 2 электролитических конденсатора, 2200 мкф, как минимум 12 В.
• Мостовой выпрямитель. Минимум — 500 мА.
• Диод 1N4007.
• Термоусаживаемые трубки или изолента.
• Проволочные тросы и винты с петлями (необязательно). Всё это может понадобиться для фиксации мачты.
• Мешок цемента (необязательно). Может понадобиться для крепления мачты.

• Ножовка или электролобзик для резки тонких PVC-труб.
• Дрель со свёрлами для пластика и металла.
• Отвёртка и/или гаечный ключ и комплект насадок, подходящих для используемых винтов, гаек, болтов.
• Паяльник и припой.

Делаем ветрогенератор из велосипедного колеса

Начнём работу над ветрогенератором. Мы будем пользоваться мачтой, сделанной из стальной водопроводной трубы, которая, возможно, будет закреплена в земле с помощью бетона. Принимая решение о высоте мачты и о способе её крепления стоит почитать местные законы. Возможно, в зависимости от условий эксплуатации генератора, мачту понадобится закрепить с использованием растяжек.

▍1. Вырезание лопастей турбины

Мы использовали тонкостенные канализационные PVC-трубы (Рис. A). В Германии, где я живу, такие трубы окрашены в оранжевый цвет, в Северной Америке такие трубы обычно белого цвета.

Мы, с использованием пилы, можем вырезать 4 лопасти из одной двухметровой трубы (Рис. B). Нам нужно 8 лопастей. Постарайтесь резать трубы точно по центру. В идеале все лопасти должны иметь одинаковый вес.

▍2. Прикрепление лопастей к генератору

В роли генератора мы используем велосипедное колесо (обод) с закреплённым в нём генератором (Рис. C). Лучше всего подходят колёса с алюминиевым ободом, так как их легче сверлить. Если вы взяли колесо от старого велосипеда — не забудьте снять с него шину, камеру и тормозные диски.

Прикрепите к колесу лопасти так, как показано на Рис. D, используя 2 винта, гайки и большие шайбы. Лопасти должны быть распределены по ободу равномерно (возможно, вам в этом поможет подсчёт количества спиц между лопастями) и выровнены по центру обода.

▍3. Сборка мачты

Мачту мы будем делать из оцинкованной стальной водопроводной трубы с резьбой на обоих концах. В торцевой заглушке (Рис. E) надо просверлить 9-миллиметровое отверстие и прикрутить колесо к заглушке, пропустив через это отверстие ось генератора с резьбой (Рис. F ниже). После того, как мачта будет надёжно закреплена (!), можно прикрутить к ней заглушку.

В деле надёжной установки мачты может пригодиться тройник, прикрученный к той части трубы, которая будет закреплена в земле и залита бетоном. Тройник позволит надёжно зафиксировать мачту в бетоне. При этом вес бетона должен быть достаточно большим для того чтобы поддерживать и фиксировать мачту. Вся конструкция должна быть надёжно закреплена. В результате, если ожидается буря, можно просто открутить нижнюю часть мачты от бетонного основания и убрать турбину в безопасное место.

Не стоит недооценивать силу, с которой ветер воздействует на окружающие предметы. Эта сила возрастает пропорционально кубу (третьей степени) скорости ветра! Поэтому, если нужно, зафиксируйте мачту с помощью растяжек.

▍4. Сборка электронных компонентов

Наша ветроэлектростанция рассчитана на зарядку свинцово-кислотного аккумулятора с помощью тока, генерируемого динамо-машиной. Используемый нами электрогенератор вырабатывает переменный ток, который мы преобразуем в импульсный постоянный ток, используя мостовой выпрямитель. Этот ток, для его сглаживания, передаётся на два электролитических конденсатора ёмкостью 2200 мкф.

Сглаженный постоянный ток затем подаётся на повышающе-понижающий преобразователь (на eBay он стоит примерно $10), который используется в роли регулятора зарядки аккумулятора. Он преобразует входное напряжение, находящееся в диапазоне от 1,25 до 30 В, в заданное постоянное напряжение. Мы установим выход конвертера на 0,7 вольта выше конечного напряжения заряда аккумулятора (для компенсации прямого напряжения диода). Диод 1N4007 нужен для того чтобы предотвратить обратный ход тока от аккумулятора к конвертеру.

Например, 6-вольтовый свинцово-кислотный аккумулятор имеет напряжение зарядки 7,2 В. Учитывая необходимость добавления прямого напряжения диода, которое равняется 0,7 В, конвертер нужно установить на выходное напряжение в 7,9 В.

Электрическая нагрузка (это может быть что угодно, например — светодиод) будет подключена к выходам аккумулятора. Учитывайте то, что эта нагрузка должна поддерживать выходное напряжение, установленное на конвертере. Сам генератор может быть способен дать лишь небольшой ток, а батарея может выдать несколько ампер. Последствия короткого замыкания могут быть весьма печальными (может случиться пожар). Для того чтобы предотвратить несчастные случаи, нужно, независимо от того, что именно вы подключаете к ветрогенератору, принимать соответствующие меры безопасности.

Штормовое предупреждение!

После того, как электронные компоненты генератора собраны, всё готово к тому, чтобы превратить силу ветра в электроэнергию! Теперь перед вами раскрываются возможности владельца ветрогенератора.

Наш генератор, правда, это всего лишь экспериментальное устройство, недорогая практическая демонстрация принципов работы ветряных турбин, которая может найти применение, например, в школах. Эта турбина не рассчитана на работу при сильном ветре. Когда турбина не используется, или если сила ветра превышает 6 по шкале Бофорта, всю конструкцию нужно разобрать и куда-нибудь спрятать.

Велосипедное колесо и лопасти из труб не рассчитаны на постоянное использование, в особенности — при сильном ветре. Вы можете сами усилить конструкцию в том случае, если хотите, чтобы ветрогенератор работал бы на постоянной основе. (Правда, надо сказать, что моя конструкция оказалась прочнее, чем я ожидал. Я оставил её в саду и она работала там при любой погоде — до тех пор, пока не вышла из строя одна из растяжек. Тогда мачта рухнула и сломалась одна из лопастей турбины.)

Если вас интересует тема ветрогенераторов — можете взглянуть на этот материал и посмотреть это видео. Загляните на этот сайт, посвящённый генератору Chispito. Вот и вот — ещё пара полезных ресурсов.

Как сделать ветрогенератор из мотор-колеса гироборда

Чаще всего делают ветрогенераторы с горизонтальным расположением оси, который работает только при наличии хвостовой лопасти, поворачивающей винт по ветру. Однако есть альтернативная конструкция с вертикальной осью, способная мгновенно воспринимать ветер с любого направления, обеспечивая тем самым стабильные обороты. Сделать такую установку для получения бесплатного электричества можно на базе мотор-колеса от гироборда.

Материалы:

• Мотор-колесо от гироборда;
• листовая сталь;
• болванка для токарных работ 30-40 мм;
• тонкая профильная труба;
• стальная полоса 20-30 мм;
• винты, гайки;
• пластиковая труба 110 мм.

Процесс изготовления ветрогенератора

Генерирующим электричество устройством в предлагаемой системе будет использоваться мотор-колесо от гироборда. Его нужно разобрать, чтобы снять шину.

Затем требуется вырезать из листовой стали диск, на который будут крепиться лопасти генератора.

Он просверливается под установку 6 кронштейнов, и ось мотор-колеса.

После этого крышка двигателя прикручивается к диску.

Мотор собираться обратно уже с прикрученным к крышке диском.

Затем нужно заняться креплением к вехе. Для этого требуется выточить втулку, и просверлить ее как в примере. Она будет зажиматься болтом сбоку на оси двигателя.

Снизу же к ней прикручивается небольшой диск, который и будет крепиться на вехе.

Из профильной трубы нарезается 6 заготовок для крепления лопастей.

Их нужно просверлить с краю, чтобы прикручивать к диску на крышке двигателя.

Также заготавливается 4 отрезка полосы. Они нужны, чтобы устанавливаться под прямым углом на конце труб лопасти.

Далее делаются лопасти из половинок пластиковой трубы. Ее нужно просто разрезать вдоль.

Затем генератор собирается. На вал мотора зажимается втулка, и к ней прикручивается меньший диск. После этого генератор устанавливается на веху.

Далее к нему прикручиваются трубки и кронштейны с полосы. Уже на них устанавливаются лопасти.

Такая конструкция не требует направляющего по ветру хвоста. Часть лопастей всегда повернута к ветру, поэтому генератор будет вращаться, с какой стороны тот не подует. Эта конструкция дает стабильные обороты, но вращается сравнительно медленно против классической крыльчатки, но и этого достаточно, чтобы вырабатывать электроэнергию. Остается только подключить к генератору контроллер и аккумулятор.

Ветряк из мотор-колеса

Мотор-колесо как электродвигатель все чаще используется любителями поездок на свежем воздухе для апгрейда любимых велосипедов. Наиболее распространенными являются моторы мощностью от 500 ватт до 1000 ватт, но есть и более мощные. Мотор-колеса с прямым приводом разной мощности можно использовать для рекуперации и подзаряжать батарею на ходу, съезжая с крутых горок.

Функцию рекуперации мотор-колеса можно практически без переделки использовать в генераторах электроэнергии.

Ветряк из мотор-колеса, сделанный своими руками не уступает высокобюджетным заводским ветрогенераторам. Одна из замечательных особенностей таких двигателей — способность при малых оборотах сразу выдавать ток и заряжать аккумулятор без передаточных механизмов.

Представленная в данной статье конструкция ветрогенератора из мотор-колеса имеет следующие параметры. Высота мачты ветрогенератора — 6 метров; диаметр ротора приблизительно 1,7 метра; ветер, запускающий выработку электроэнергии — 2-3 метра в секунду. Благодаря гироскопическому эффекту ветряк способен к подстройке к направлению ветра, лопасти выполнены из пластика. Генерирует ток заряда при скорости ветра 4 метра в секунду. Ток при таком ветре примерно 1 ампер. При ветре скоростью 7 метров в секунду ток достигает 6 ампер. Приятным свойством ветряка является низкий шум.

Смотрите видео Ветрогенератор из мотор-колеса.

Сориентироваться на цены на китайские ветрогенераторы и на комплекты мотор-колес можно в интернет-магазине. Готовые китайские ветрогенераторы по сходным ценам в этом китайском магазине

Как сделать ветрогенератор из мотор-колеса на 1 Квт

ИДЕЙНЫЙ канал
Обороты слишком низкие, весь потенциал мотора не раскрывается! Сделайте редукцию хотя бы 1/3 через звезды и цепь и ветряк никогда не будет крутить вхолостую..

Dmitry M
2 месяца назад
А мотор-колесо от электромобиля подойдёт? Есть 6 кВт мотор-колесо. Тяжёлое 23 кг.

Михаил Лепихов
4 месяца назад
Занимаюсь электровелосипедами и ремонтом, и к нам часто приходят люди за моторами для создания ветряков. Вот оно как делается, оказывается! А сделано основательно и крепко, зачёт.

Источник https://habr.com/ru/company/ruvds/blog/546046/

Источник https://sdelaysam-svoimirukami.ru/8075-kak-sdelat-vetrogenerator-iz-motor-kolesa-giroborda.html

Источник https://izobreteniya.net/vetryak-iz-motor-kolesa/