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 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.
Профессиональное развитие начинается здесь: Телеграмм канал Домашняя электрика
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.
Источник https://sdelaysam-svoimirukami.ru/7621-kak-sdelat-vetrogenerator-iz-reduktora-bolgarki-i-drugogo-hlama.html
Источник http://electrik.info/main/master/1336-kak-sdelat-vetrogenerator-svoimi-rukami.html
Источник https://energo.house/veter/reduktor-dlya-vetryaka.html
