Как сделать ветрогенератор из редуктора болгарки и другого хлама

Надежный редуктор для ветряка: для чего используется и как его сделать своими руками?

Использование ветрогенераторов в условиях слабых и умеренных ветров, типичных для большинства регионов России, создает особые требования к конструкции ротора. При малых скоростях потока вращение крыльчатки ветряка происходит слишком медленно, чтобы получать достаточное количество электроэнергии.

Повысить частоту вращения ветряка практически невозможно.

Использование более чувствительных видов рабочего колеса мало влияет на скорость, меняется только возможность старта от более слабого ветра, не дающая значительного эффекта. Для решения вопроса используются механические устройства разных типов — редукторы.

Для чего используется редуктор?

Частота вращения ротора генератора, оптимальная для выработки электрического тока, составляет около 2000 об/мин. Существуют и менее быстроходные виды генераторов, но в любом случае для качественной работы ветроколесо должно придавать ротору генератора достаточно высокую скорость. Существующие условия редко позволяют получить высокие значения.

При ветрах 6-8 м/с скорость вращения ветроколеса не способна обеспечить номинальный режим работы генератора, что снижает эффективность всего комплекта.

Решением вопроса становится установка между рабочим колесом и ротором генератора повышающей передачи — редуктора. Он увеличивает частоту вращения генератора за счет одно- или многоступенчатого повышения частоты вращения, для чего используется система шкивов или устройства планетарного (дифференциального) типа.

При использовании редуктора на один поворот рабочего колеса приходится несколько оборотов вала генератора. Если конструкция редуктора многоступенчатая, то передаточное число может быть увеличено в десятки раз, хотя это чревато потерей мощности.

Необходимо учитывать, что редуктор позволяет получить высокую скорость вращения за счет резкого (пропорционально передаточному числу) падения мощности на валу. Получить высокую скорость в данном случае означает потерять усилие, позволяющее инициировать вращение ротора, стронуть тугой вал с места, преодолеть залипания магнитов.

Применять редукторы с большим передаточным числом для ветрогенераторов нецелесообразно, поскольку от потери мощности страдает производительность комплекса.

Особенности

Самый простой вариант — использование двух шкивов с разными диаметрами. Один, больший, устанавливается на валу ветроколеса. Он, посредством клиноременной передачи, передает вращение на меньший шкив, установленный на валу генератора. Скорость вращения возрастает на величину, пропорциональную отношению диаметров шкивов.

Подобная передача может иметь несколько ступеней, например, с вала ветроколеса на промежуточный шкив, с него — на шкив генератора. Каждая передача дает увеличение скорости вращения, но снижает мощность пропорционально передаточному числу. Это может отрицательным образом сказаться на работе генератора — слабое усилие на валу не сможет заставить начать вращаться, преодолеть залипания и прочие сопротивления ротора.

Вариант редуктора с клиноременной передачей является самым простым и вполне надежным, его можно изготовить и собрать самостоятельно.

Более сложный тип редуктора, которые самостоятельно не изготовить — планетарный. Он представляет собой систему зубчатых колес, состоящую из:

• коронная шестерня (эпицикл), представляющая собой окружность с зубьями, направленными внутрь. Ее диаметр самый большой, все остальные шестерни находятся внутри. Она получает исходный вращающий момент и последовательно передает его
• сателлиты — это шестерни относительно небольшого диаметра, находящиеся в зацеплении с центральной (конечной) шестерней или с другими сателлитами
• водило представляет собой окружность, на которой находятся оси сателлитов
• солнечная (центральная) шестерня. Она принимает на себя импульс от сателлитов, вращаясь со скоростью, обусловленной передаточным числом

Планетарные редукторы имеют высокую компактность, отсутствие открытых деталей исключает опасность выхода элементов из строя. Металлические детали защищены от коррозии, возможность каких-либо отказов или сбоев в работе минимальна. При этом, самодельный планетарный редуктор изготовить крайне сложно, а приобрести его довольно дорого.

Для использования на горизонтальных ветрогенераторах предпочтителен именно планетарный редуктор, так как он надежнее, компактнее и не требует постоянного обслуживания, тогда как у самодельных клиноременных устройств постоянно случаются какие-либо отказы (рвутся ремни, заклинивает валы и прочие проблемы).

Преимущества и недостатки

Применение редукторов позволяет решить проблему низких скоростей и обеспечить функционирование генератора в номинальном режиме. При этом, все несколько сложнее, чем представляется поначалу, использование редукторов имеет немало достоинств и недостатков. Рассмотрим их внимательнее.

К достоинствам редукторов на ветроколесе можно отнести:

• возможность значительно увеличить скорость вращения генератора
• снижение зависимости комплекта от существующих метеорологических условий
• при необходимости можно изменить режим работы устройства, оптимальным образом подготовить его к работе с данным оборудованием и потоками ветра

Недостатками редукторов являются:

• падение мощности на валу, создающее проблемы при запуске генератора
• появляются сложности в преодолении сопротивления магнитов, залипаниях
• размеры устройства создают дополнительную преграду потоку ветра, появляется лишний шум
• возрастает нагрузка на мачту ветрогенератора
• обслуживание редуктора, расположенного на высоте, чрезвычайно сложно и опасно.
• возможность качественного ремонта без опускания мачты отсутствует

Можно заметить, что недостатков больше, чем преимуществ. По степени важности они не слишком велики, но в некоторых ситуациях непреодолимы. Например, если крыльчатка не позволяет развить большую мощность, то использование редуктора окончательно ослабит вал и не позволит ему запустить генератор. Решением вопроса становится изменение размеров ветроколеса, позволяющее получить достаточное осевое усилие.

Сборка своими руками

Самостоятельное изготовление редуктора потребует наличия некоторых инструментов и материалов. прежде всего следует определиться с типом конструкции, который оптимальным образом подойдет к имеющемуся генератору. Для этого надо вычислить, насколько потребуется увеличить скорость вращения, определиться с материально-технической базой.

Основным элементом самодельного редуктора являются шкивы под клиноременную передачу. Рекомендуется использовать именно клиноременный вариант, он значительно надежнее и эффективнее плоскоременного.

Можно использовать готовые шкивы, или заказать изготовление у токаря. В этом случае можно получить наиболее предпочтительный вариант увеличения скорости.

Шкив генератора может быть установлен непосредственно на его валу, а шкив крыльчатки проще всего закрепить на основании хаба. Потребуется лишь закрепить генератор на основании и сделать натяжное устройство, позволяющее обеспечить качественное сцепление ремня со шкивами. Слишком усердствовать с натяжкой не стоит, так как при этом увеличивается сопротивление вращению, создается тормозящее усилие на ветроколесе.

Устройство с одной передачей наиболее просто, не требует дополнительной установки ступиц и прочих элементов. Если планируется использовать две или более ступени, то потребуется монтаж дополнительных ступиц, валов и шкивов. При этом, использовать больше 2 ступеней не рекомендуется, это может полностью лишить вал генератора возможности вращения — он будет останавливаться от малейшего воздействия.

Как сделать ветрогенератор из редуктора болгарки и другого хлама

Бесплатная электроэнергия мечта многих, но чтобы ее получать, нужно существенно потратить на оборудование. Если вы не готовы на такие вложения, можно сделать ветрогенератор своими руками буквально из хлама. Он конечно не обеспечит электричеством все потребности, но вполне позволит питать маломощные потребители.

Материалы:

• Листовая сталь 2 мм;
• профильные трубы;
• вал 10-15 мм;
• подшипники с диаметром внутренней обоймы под вал – 2 шт.;
• редуктор болгарки;
• роликовая цепь;
• большая и малая приводная звездочки;
• пластиковая канализационная труба;
• DC двигатель 12В, оптимально шаговый с небольшим сопротивлением на обмотках — http://alii.pub/5qa7qp

Процесс изготовления ветрогенератора

Сборку следует начать с изготовления винта. Для этого из листовой стали вырезается диск. На него приваривается 3 профильные трубы для крепления лопастей. В центр приваривается ось. Ее нужно выставить строго перпендикулярно.

В качестве корпуса ветрогенератора используется отрезок профильной трубы. В центре к нему прикручивается редуктор от болгарки с якорем.

Вал ротора нужно соединить с валом винта. Для этого на последний устанавливаются 2 подшипника, вставленные в отрезок трубы. Валы соосно свариваются между собой. Сама трубка с подшипниками приваривается к корпусу.

На шпиндель редуктора болгарки зажимается большая звездочка.

Далее на корпус из профильной трубы прикрепляется сам генератор. В его качестве можно использовать двигатель постоянного тока, лучше шаговый с малым сопротивлением обмотки, так как он выдает хороший ток при небольших оборотах. На вал генератора устанавливается меньшая звездочка. Затем между звездами натягивается роликовая цепь.

На основание винта прикручиваются лопасти, вырезанные с пластиковой трубы. На край корпуса устанавливается хвост, также выпиленный из пластика. Затем ветрогенератор закрепляется на высокую веху.

При сильном ветре винт раскручивает генератор за счет редуктора до высоких оборотов. В результате с его контактов снимается постоянное напряжение. С помощью контроллера его можно использовать для зарядки автомобильного аккумулятора. Этого достаточно для питания электроприборов на 12 В. Также можно использовать инвертор, и преобразовывать постоянное напряжение в переменное 220 В.

Смотрите видео

Как сделать ветрогенератор. Дешево и сердито.

Сергей Васильевич, вложив в дело всего 300 долларов, качает электричество из ветра.

Мы познакомились с Сергеем Васильевичем, когда его ветроэлектростанция была только в проекте.

Ветрогенератор своими руками

«Линия электропередач рядом, – говорит Сергей Васильевич, – но «свободной мощности» нет. Предложили ставить свой трансформатор по цене легкового автомобиля».

«Незачем тратить такие деньги», – резонно решил хозяин. Задачу для себя Сергей Васильевич поставил так: получать достаточное количество энергии в доме площадью 80 квадратных метров зимой и летом.

Вначале хозяин приобрел солнечную батарею общей мощностью 120Вт. Через импульсную схему она заряжает кислотную аккумуляторную батарею на 200 Ампер-часов. Летом этого хватает, однако зимой одной лишь солнечной энергии недостаточно.

На хозяйстве есть бензиновый генератор мощностью 2 киловатта. Но он предназначен для особых случаев: работы болгаркой, дрелью или аварийной подзарядки аккумуляторной батареи. Зимой использовать бензин невыгодно.

Решению сделать ветрогенератор самому альтернативы не было.

Участок Сергея Васильевича расположен в Киево-Святошинском районе. Здесь, по данным Укргидрометцентра среднегодовая скорость ветра меньше 4,5 метров в секунду. Достаточно ли такого слабого ветра для того, чтобы покрыть нужды хозяйства изобретателя?

Инженер по образованию и профессии, Сергей Васильевич подошел к процессу постройки ветряка с особой тщательностью. Вначале сделал уменьшенный макет, на котором тестировал силу ветра, действующую на лопасти. Остановился на вертикальной схеме ветрогенератора. Ее основное преимущество –ветрогенератор будет давать ток уже при скорости ветра от 1-2 метров в секунду. Кроме того, вертикальный ветрогенератор значительно менее малошумный, чем ветряк, построенный по горизонтальной схеме.

«Фундамент построил со значительным запасом, – говорит Сергей Васильевич, – для обустройства опор вполне достаточно 2-4 мешков цемента, 10 ведер песка и 30 ведер щебня. Каждый «куб» фундамента, в который помещается опора, получится размером почти с кухонную плиту. Этого более чем достаточно».

Крутящий момент лопастей ветряка передает на редуктор шестерня от болгарки:

Конечно, копать фундамент нужно на глубину, большую, чем глубина промерзания для вашего региона (в Украине это 80 сантиметров – округленно метр).

В цементный раствор замурованы уголки-сороковка. Изобретатель советует вначале собрать основу конструкции – прямоугольник на болтах – а затем уже заливать опоры бетоном. Так удастся избежать перекосов.

Итак, основание ветрогенератора – металлическая конструкция из уголка-сороковки, скрепленная болтами, высотой 5 метров. Лопасти ветрогенератора занимают в ней 2 метра высоты.

Через месяц на этом надежном основании изобретатель установил самодельные лопасти ветряка и подключенный к ним через планетарный редуктор от старой болгарки генератор мощностью 370 Ватт.

Редуктор с генератором в сборе:

Верхнее крепление лопастей:

Датчик ветра из донышек пивных жестянок (впоследствии Сергей Васильевич усовершенствовал его, добавив еще пару лопастей):

На данном этапе стоимость всех материалов конструкции ветрогенератора составила:

1. Цемент – 4 мешка по 50 грн – 200 грн ($25 ).
2. Песок, щебень – бесплатно.
3. Редуктор – бесплатно, запчасть от старой болгарки.
4. Генератор – около 250 грн ($30), это обычный б/у электродвигатель во всепогодном исполнении мощностью 370 ватт.
5. Металлический уголок – 50 м. х 20 грн/м – около 1000 грн ($125).
6. Болты с шайбами и гайками – 200 грн ($25).
7. Доски (50-ка), 0,5 м. куб (идут на настил и на создание козырька) – 200 грн ($25).
8. Бляха (4 листа) – 400 грн ($50).
9. Электрокабель – 50 грн ($6).
10. Краска – 30 грн ($4).

Итого: 2300 грн (приблизительно $290).

Продолжительность работ для одного человека:

1. выкапывание ям фундамента — 1 день;
2. создание конструкции опоры (порезка уголков, сверление отверстий под болты) – 2 дня;
3. покраска – 0,5 дня;
4. заливка четырех блоков фундамента – 0,5 дня;
5. создание лопастей ветрогенератора (каркас, порезка оцинкованной бляхи, укрепление дисков и редуктора) – 4 дня;
6. создание деревянного настила на высоте 3 метра – 0,5 дня;
7. монтаж конструкции ветряка (заносится на высоту в разобранном состоянии) – 1 день;

Однако, ветряк и генератор – далеко не полный комплект устройства для превращения в электричество энергии ветра. Как эффективно снимать с ветрогенератора мощность? Ответ на этот вопрос читайте в продолжении НАМТЕПЛО.

Про интересную конструкцию самодельного ветрогенератора, созданного британскими энтузиастами, можно узнать в следующем материале НАМТЕПЛО.

Источник https://energo.house/veter/reduktor-dlya-vetryaka.html

Источник https://sdelaysam-svoimirukami.ru/7621-kak-sdelat-vetrogenerator-iz-reduktora-bolgarki-i-drugogo-hlama.html

Источник https://namteplo.org.ua/articles/62.html