Андрей Смирнов
Время чтения: ~17 мин.
Просмотров: 0

Самодельный ветрогенератор

Установка контейнера для генератора и работа над ошибками

Пользователь привез контейнер и генератор на автомобильном прицепе.

Снял защитную пленку с алюминиевых панелей.

Установил генератор в контейнер и подключил систему резервного электроснабжения.

Внешне, самоделка, не отличается от заводской модели.


На всё про всё ушло 7 дней.

А теперь расскажем, как мастер решил проблему с недостаточной вентиляцией бокса.

Kostasino

Я сделал контейнер зимой. Воздухообмен не рассчитывал. Гонял станцию на максимальной нагрузке. Перегрева не было, т.к. на улице холодно. А вот летом протестировал бокс с термодатчиками. За час работы температура воздуха в коробке превысила 50 градусов Цельсия. Это опасно. Топливо в баке может закипеть. Бак разбухнет, а газы будут стравливаться через заливную горловину в ящик. Изучив интернет, нашел информацию, что, такому типу двигателя, как стоит на генераторе, нужен воздухообмен минимум 1800 куб. м в час. Чтобы исправить ситуацию, я заказал вентиляторы ВОК 3,15 по 2500 куб. м в час и поставил один на вход и один на выход. Теперь всё работает как надо.

Итоговый вариант контейнера для генератора.

Система резервного электроснабжения отлично вписалась в загородный участок.

Смотрите также

Отзывы садоводов

Стойкий к болезням и морозам раннеспелый виноград Виктор украсит любой сад. Нужно только правильно производить обрезку и нормировать нагрузку на кусты, своевременно подкармливать растения и оберегать свой урожай от прожорливых ос. При соблюдении этих нехитрых правил виноград порадует вас крупными и вкусными ягодами.

Применение асинхронного двигателя

Для удобства при выполнении монтажных работ можно взять асинхронную силовую установку и после несложной переделки совместить ее с механической рабочей частью ветряка. Основная часть доработки будет связана с проточкой ротора на токарном станке. Доводка делается под толщину магнитных элементов. Проблема обработки связана с тем, что в конструкции асинхронных двигателей не предусматриваются специальные гильзы для вставки магнитов, поэтому пазы растачиваются самостоятельно.

Как и в случае с выбором прямоугольных электромагнитных элементов, формирование вставок в корпусе делается для правильного направления поля на стартер. После технической доработки и внедрения рабочей оснастки, можно заливать конструкцию эпоксидной смолой. На выходе должен получиться самодельный ветрогенератор на 2 кВт и выше – производительность будет зависеть от номинальной мощности и формата примененных магнитов. Кстати, не стоит бояться того, что поле обработки клеевым составом немного упадет напряжение. Оно не имеет принципиального значения для работоспособности ветряка, но силу тока вполне может поднять.

Как сделать ветрогенератор?

https://youtube.com/watch?v=nZcA9AsPn2o

  1. Первый этап – это подготовка ротора. Берётся ёмкость из металла (кастрюля, ведро). При помощи маркера и рулетки отмечаются четыре одинаковых части. Ёмкость разрезается на лопасти ножницами по металлу или болгаркой, не дорезая до конца. Лопасти по краям слегка выгибаются, так возрастает скорость вращения.Нельзя использовать для лопастей материалы из жести с тоненькими стенками или брать оцинкованную ёмкость – эти материалы при нагрузке способны деформироваться и нагреваться.
  2. Определяется сторона, в которую вращается шкив. Вращательным движением поворачивать его вправо и влево. Обычно шкив крутится по часовой стрелке, но бывает и против.
  3. Соединить ротор с генератором. При помощи дрели делаются дырочки в дне ёмкости и шкиве генератора. Они должны быть симметричны, чтобы не возник дисбаланс во время движения лопастей.Прикрепить ёмкость с лопастями к генератору (шкиву) болтами соответствующего диаметра.
  4. Получившееся устройство помещается на мачте, которая делается из припасённой старой трубы. При наличии построек на расстоянии 30 м от конструкции высоту мачты нужно увеличить. Необходимо, чтобы она была выше на 1 м этих построек, тогда ветряк будет лучше работать, ведь там не будет препятствия для ветра. Фиксируем его металлическим хомутом.
  5. Затем проводится монтаж электрической проводки и собирается замкнутая цепь. Все контакты соединяются с соответствующими разъёмами. Проводка закрепляется на мачте.
  6. На последнем этапе присоединяется инвертор, аккумулятор, приборная часть и освещение. Присоединять инвертор и аккумулятор следует при помощи кабеля (сечением 3 мм кв. и размером 1 метр), а для оставшихся частей достаточно с диаметром 2 мм кв.

Самодельный ветрогенератор из автомобильного генератора готов.

Расчет лопастей

На практике мало кто вычисляет параметры лопастей, поскольку для этого надо обладать специальной подготовкой и располагать данными. Большинство значений, нужных для расчетов, необходимо сначала отыскать, некоторые из них и вовсе будут известны только после запуска ветряка. Кроме того, для большинства видов до сих пор нет математической модели вращения, что делает расчеты бесполезными.

Чаще всего производится подбор диаметра крыльчатки по требующейся мощности, выполняемый по таблице:

Как вариант, можно использовать онлайн-калькулятор, позволяющий получить готовый результат за секунды, надо только подставить в окошечки программы собственные данные.

Необходимо учитывать, что расчеты такого устройства, как крыльчатка, не будут иметь достаточной точности из-за большого количества тонких эффектов и неизвестных величин, поэтому, чаще всего, прибегают к экспериментальному подбору формы и размера.

Ветрогенераторы с генераторами из мотор колеса

Многие ищут готовый генератор для изготовления ветрогенератора, и такой генератор есть, это велосипедное мотор колесо, есть и более мощные, для скутеров и электромобилей. Мотор колесо это готовый трёхфазный генератор на магнитах, номинальная мощность которого в режиме генератора достигается уже при 500-700 об/м, бывают и более высокооборотистые, зависит от конкретной модели. Например мотор колесо (TM Volta bikes 48vv1000w), скорость вращения которого на холостом ходу в режиме двигателя 460 об/м при 48v. В режиме генератора он выдаст 1кВт при примерно 600 об/м на 48v АКБ. На 12-ти вольтовый АКБ конечно меньше, но заряд будет начинаться примерно при 100-120 об/м, а максимальная мощность с хорошим трёхлопастным винтом будет не более 400-500 ватт. На 24 вольт АКБ максимальная мощность будет лучше, но начало заряда акб с 200-250 об/м. Есть у мотор колеса и неприятность, это довольно ощутимое залипание, по этому будет тяжело стартовать на слабом ветре, но это уже зависит от стартового момента винта. Винт это отдельная тема и я пока не встречал ветряки с мотор колёсами и хорошими винтами, но вот что мне удалось найти по готовым ветрогенераторам.

Рекомендуемые товары

Ветрогенератор своими руками из шагового двигателя

Устройство из шагового двигателя даже при небольшой скорости вращения вырабатывает около 3 Вт. Напряжение может подниматься выше 12 В, а это позволяет заряжать небольшой аккумулятор. В качестве генератора можно вставить шаговый двигатель от принтера. В таком режиме у шагового двигателя вырабатывается переменный ток, а его без труда преобразовать в постоянный, используя несколько диодных мостов и конденсаторы. Схему вы можете собрать собственноручно. Стабилизатор устанавливают за мостами, в следствии получим постоянное выходное напряжение. Чтобы контролировать зрительно напряжение, можно установить светодиод. С целью уменьшения потери 220 В, для его выпрямления, применяются диоды Шоттки.

Лопасти будут из трубы ПВХ. Заготовку рисуют на трубе, а затем вырезают отрезным диском. Размах винта должен составлять около 50 см, а ширина — 10 см. Нужно выточить втулку с фланцем под размер вала ШД. Она насаживается на вал двигателя и крепится с помощью винтов, непосредственно к фланцам будут крепиться пластиковые “винты”. Также проведите балансировку – от концов крыльев отрезаются кусочки пластика, угол наклона изменить посредством нагрева и изгиба. В само устройство вставляют кусок трубы, к которому его тоже прикрепляют болтами. Что касается электрической платы, то её лучше разместить внизу, а к ней вывести питание. С шагового двигателя выходят до 6 проводов, которые соответствуют двум катушкам. Для них потребуются токосъёмные кольца для передачи электроэнергии от подвижной части. Соединив все детали между собой переходим к тестированию конструкции, которая будет начинать обороты при 1 м/с.

ПОХОДНЫЙ ВЕТРОГЕНЕРАТОР ИЗ ДИНАМО-ВТУЛКИ

Велодинамо выходит на заданную мощность при 2500-3000об/м.,а средние обороты вращения лопастей ветряка состовляют150-500об/м,значит без редуктора простое велодинамо до таких оборотов ветром раскрутить нереально,а установка редуктора создаст значительную нагрузку,что приведёт к установке больших лопастей диаметром примерно 1,6м. или более,что не позволяет эту громадину брать в походы и т.д,из-за веса и размеров,при очень скромной средней мощьности-6v 500мА.

Другое дело,это велосипедная динамовтулка,она крутится в велосипеде всего лишь со скоростью колеса велосипеда,и при этом даёт тот же ток,что и обычная велосипедная динамка. Такая разница в оборотах и мощности обоих динамок объясняется следующим.В простой динамке всего 1 магнит, и естественно 2 электромагнитных полюса(N, S),и чтобы ей выйти на свою мощность(3ватта) ей,надо крутится с чистотой около 50Гц,на такой частоте оптимальный мощный ток,так работают и промышленные генераторы(наша электросеть 220v 50Гц).

Герц это импульс смены электромагнитного поля в катушке индуктивности генератора с минуса на плюс и обратно,1Гц=1импульс в секунду,значит это 60об/мин.=1 герц,значит простая динамка выдаёт за один оборот в секунду один герц,а ей надо для выхода на заявленную мощность,частоту 50Гц,это 3000об/м., или 50об/сек.

>

В веловтулке не 2,а 36 полюсов,значит за один оборот динамовтулки происходит не одна смена тока в катушках индуктивности,а 18 смен тока с минуса на плюс ,18 импульсов.Это позволяет динамовтулке крутится в 18 раз медленнее и получать тот-же ток,что и простая динамка. Считаем для веловтулки,1об/с=18Гц,так как 18 импульсов смены тока в катушках,значит чтобы получить 50Гц и заявленную мощность нам надо 50Гц разделить на 18 и получаем 2,7об/с,умножаем на 60 секунд и получаем равно 166 оборотов в минуту ,при этих оборотах динамовтулка выходит на заявленные параметры работы.

Далее приведены реальные тестовые данные эксплуатации динамовтулки на велосипеде, приведена таблица соотношения скорости велосипеда и получаемого тока.
>

Вывод: обычная велосипедная динамо(6v 3ватт) даёт ток 6v 500мА. при 3000 об/мин.,а велосипедная динамовтулка(6v 3ватт) даёт ток 500мА ПРИ 166 об/мин.

Работа динамовтулки на различных оборотах и таблица зависимости мощности от оборотов.

Теперь можно смело вычислять реальные обороты динамовтулки исходя из скорости приведённой на таблице выше и значений выдаваемого тока.Округляем 207см.до 2м. и считаем 1об.=2м.,100об=200м.,10000=20км.,то есть если проехать 20км/ч. на велосипеде,то его колёса сделают 10000об за 20 км. пути.,далее вычисляем обороты динамовтулки,10000об.делим на 60 мин. и получаем 166 об/мин.велодинмки.

Таким образом мы зная диаметр колеса этого велосипеда,можем легко переводить скорость в обороты динамовтулки и обратно.Теперь ниже в таблице стоят вычисленные обороты динамовтулки и значения вырабатываемой мощности (вольт,ампер и ватт).,с помощью формулы вычисления силы тока я вычислил,так-же значения в микроамперах для лучшего представления.

>

В таблице рассчитано соотношение оборотов к мощности только до 208 об/м динамовтулки,далее мощность так-же растёт пропорционально оборотам ,уже при 300об/м.,динамовтулка будет давать ток около 700Ма ,при 450ОБ/М- 1000мА,далее выше ,но из-за повышения частоты в герцах,и увеличения силы магнитных полей(сопротивлений) происходит нагрев генератора под нагрузкой и долгое время его на больших оборотах эксплуатировать не рекомендуется,он может просто не выдержать и перегореть.

Ветряк в теории и испытание генератораФото и характеристики мини ветрякаЩеточный узел поворотной осиЩеточный узел часть 2Лопасти из ПВХ трубыВывод и характеристики ветрогенератораВидео испытания и данные по ветряку

Ветряк из мотор-колеса

Мотор-колесо от старого скутера вполне может сыграть роль генератора для ветряка. Особенным достоинством такого решения является возможность установить лопасти непосредственно на обод колеса, что значительно упрощает процесс изготовления ветряка и позволяет применить довольно большой размер крыльчатки, чувствительный к ветру с небольшой скоростью. К недостаткам устройства относится ощутимое залипание, затрудняющее запуск вращения, особенно на слабых ветрах.

Мотор-колесо представляет собой практически готовый трехфазный генератор. Он имеет хорошие показатели даже на низких оборотах, а если использовать повышающую передачу, то можно добиться весьма неплохих результатов, в частности — для зарядки АКБ. Примечательно, что из мотор-колеса изготавливают как горизонтальные, так и вертикальные конструкции ветряков, причем, вторые по своим характеристикам часто оказываются удачнее.

Дело в том, что на вертикальных роторах (типа Савониуса) стартовый момент намного больше из-за большой площади лопасти, что увеличивает возможности запуска ветряка на слабых ветрах. Еще одним удобным моментом становится возможность установки вертикального ветряка на относительно низкую мачту. Поскольку мотор-колесо крепится непосредственно на крыльчатку, возможностей для его обслуживания при монтаже на высокие мачты, весьма немного. Доступ к генератору — большое достоинство устройства, продлевающее службу и облегчающее уход.

Сборка генератора своими руками

Инструкция по сборке генераторов тока своими руками предполагает выполнение работ в несколько этапов. Они начинаются с подготовительной стадии, на которой необходимо запастись исходными заготовками и требуемым материалом.

Подготовительный этап

Для сборки потребуются:

  • Старый электродвигатель от мотоблока или ветряка с рабочей статорной обмоткой. Также популярны варианты использования двигателей от старой стиральной машины или водяного насоса.
  • Для выравнивания выходного тока желательно заранее изготовить выпрямитель (преобразователь).
  • Для облегчения запуска будущего устройства и самовозбуждения его обмоток 220 Вольт потребуется высоковольтный (не менее 400-500 Вольт) конденсатор емкостью 3-7 микрофарад. Точное его значение выбирается в зависимости от планируемой мощности генератора.

По завершении подготовки переходят к сборке, порядок которой зависит от выбранного исходного образца.

Ветряк – простейший вариант

Самый простой в исполнении способ – изготовление ветряного генератора, собранного из подручных деталей и готовых модулей. От него могут работать совсем простые электрические нагрузки, мощность которых не превышает 100 Ватт (лампочка, например). Для его изготовления потребуются:

  •  (он будет работать в качестве генератора).
  • Каретка и основная звездочка от взрослого велосипеда.
  • Цепь роликовая от старого мотоцикла.
  • Велосипедная рама.

У хорошего мастера все эти подручные заготовки наверняка отыщутся в гараже, из них без труда своими руками собирается электрический генератор.

Для ознакомления с этой процедурой желательно просмотреть видео, в котором подробно рассказывается о порядке изготовления ветряка.

Силовая установка на основе генератора от мотоблока

Более сложный в исполнении вариант предполагает применение старого мотоблока, используемого в качестве привода. Функцию генератора в этой системе выполняет асинхронный двигатель с частотой вращения до 1600 об/мин и эффективной мощностью до 15 кВт. В процессе сборки его приводной механизм посредством шкивов и ремня связывается с осью мотоблока. Диаметр шкивов выбирается таким, чтобы частота вращения переделанного в генератор электродвигателя была на 15% выше паспортного значения.

Особенности конструкции

Принцип действия ветрогенератора – превращение энергии ветра в электрическую.

В системах, где для получения электричества нужна тепловая энергия, используют:

  • двигатель, работающий на газе, бензине или солярке;
  • тепловыделение от пластин и блоков ядерного реактора, чьё тепло применяют для превращения воды в пар – в паровой турбине;
  • различные виды сжигаемого топлива в ТЭЦ, заменяющие тепло, жар от ядерного реактора.

Особняком стоят солнечные батареи, где в качестве исходной энергии используют свет, а не тепло или механическую энергию.

Но вернёмся к «ветрякам», чей принцип работы состоит в следующем. Сила ветра вращает пропеллер, приводящий в движение вал мотора-генератора. Вместе с валом синхронно крутится ротор двигателя, на котором установлены постоянные магниты. Магнитное поле, проходя через обмотку статора, наводит в ней переменный ток за счёт изменения силы магнитного потока, проходящего через витки катушек, из которых и собрана обмотка. Переменное электрическое напряжение подаётся на электронную схему, где оно преобразуется в постоянное. От постоянного тока и работают многочисленные приборы и устройства, которым он и нужен.

Генератор для дачи или походных условий, вырабатывающий переменный ток напряжением 220 В, изготовить сможет каждый. Чем внушительные габариты конструкции, тем большую эффективность отдачи получит конкретный пользователь. Не проблема изготовить генератор, вырабатывающий один или несколько киловатт электроэнергии в час. Электричество, получаемое от такой установки, способно запитать практически все электроприборы в доме, включая и садово-огородную технику.

Установка отдалённо напоминает флюгер с пропеллером, благодаря чему данная конструкция поворачивается туда, куда дует ветер. Это необходимо, чтобы максимально задействовать его силу, скорость.

Горизонтальный пропеллер поворачивается при помощи хвостовика, расположенного на задней части установки. Вертикальному же хвостовик не нужен – его лопасти располагаются таким образом, что сам пропеллер заведётся практически с пол-оборота, с какой бы стороны ни подул ветер.

Чтобы ветряная установка работала с максимальной эффективностью, необходима частота вращения от 3000 оборотов в минуту. Для генераторов, производящих переменный ток, такая частота соответствует значению в 50 герц, характерному для отечественных промышленных энергоустановок. Раскрутив мотор-генератор, весящий порядка 10 кг, не проблема получать 2 кВт ежечасно.

Типовые примеры самодельных ветрогенераторов

Устройство ветрогенератора одинаковое, вне зависимости от выбранной схемы.

  • Пропеллер, который может быть установлен как непосредственно на вал генератора, так и с помощью ременной (цепной, шестеренной передачи).
  • Собственно генератор. Это может быть готовое устройство (например, с автомобиля), либо обычный электродвигатель, который при вращении вырабатывает электроток.
  • Инвертор, регулятор напряжения, стабилизатор — в зависимости от выбранного напряжения.
  • Буферный элемент — аккумуляторные батареи, обеспечивающие непрерывность генерации, вне зависимости от наличия ветра.
  • Установочная конструкция: мачта, кронштейн для монтажа на крыше.

Пропеллер

Можно изготовить из любого материала: хоть из пластиковых бутылок. Правда гибкие лопасти существенно ограничивают мощность.

Достаточно вырезать в них полости, для забора ветра.

Неплохой вариант — ветряк бытового из кулера. Вы получаете готовую конструкцию с профессионально выполненными лопастями и сбалансированным электродвигателем.

Аналогичная конструкция изготавливается из охладителя компьютерных блоков питания. Правда мощность такого генератора мизерная — разве что зажечь лампу на светодиодах, или зарядить мобильный телефон.

Тем не менее, система вполне работоспособна.

Неплохие лопасти получаются из алюминиевых листов. Материал доступен, его несложно отформовать, пропеллер получается достаточно легким.

Если вы создаете роторный пропеллер для вертикального генератора, можно воспользоваться жестяными банкам, разрезанными вдоль. Для мощных систем применяются половинки стальных бочек (вплоть до объема 200 литров).

Разумеется, придется с особой тщательностью подойти к вопросу надежности. Мощный каркас, вал на подшипниках.

Генератор

Как говорилось выше, можно использовать готовый автомобильный, или электродвигатель от промышленных электроустановок (бытовой техники). В качестве примера: ветрогенератор из шуруповерта. Используется вся конструкция: двигатель, редуктор, патрон для крепления лопастей.

Компактный генератор получается из шагового двигателя принтера. Опять же, мощности хватает лишь на питание светодиодного светильника или зарядного устройства смартфона. На природе — незаменимая вещь.

Если вы с паяльником «на ты», и неплохо разбираетесь в радиотехнике — генератор можно собрать самостоятельно. Популярная схема: ветрогенератор на неодимовых магнитах. Преимущества конструкции — можно самостоятельно рассчитать мощность под ветровую нагрузку в вашей местности. Почему неодимовые магниты? Компактность при высокой мощности.

Можно переделать ротор имеющегося генератора.

Либо создать собственную конструкцию, с изготовлением обмоток.

Эффективность такого ветряка на порядок выше, чем при использовании схемы с электродвигателем. Еще одно неоспоримое преимущество — компактность. Неодимовый генератор плоский, и его можно разместить непосредственно в центральной муфте пропеллера.

Мачта

Изготовление этого элемента не требует познаний в электронике, но от его прочности зависит жизнеспособность всего ветрогенератора.

Например, мачта высотой 10–15 метров требует грамотно рассчитанных растяжек и противовесов. Иначе сильный порыв ветра может завалить конструкцию.

Если мощность генератора не превышает 1 кВт, вес конструкции не такой большой, и вопросы прочности мачты отходят на второй план.

Зачем электрокару ДВС?

У некоторых электрокаров-гибридов (Chevrolet Volt, Tesla Model S, Toyota Prius Prime и др.) установлен ДВС-генератор и электродвигатель. Подобные модели принято называть электрическим автомобилем с увеличенным запасом хода. К «чистому» варианту электромобилей они не относятся, т. к. у электрокаров нет выхлопной трубы и бензобака, а под капотом вместо огромного двигателя находится только электродвигатель и его контроллер.

Важно! Гибридный автомобиль, благодаря комбинации ДВС и системы электропривода аккумулятора, способен увеличить экономию топлива и уменьшить выбросы. Гибридный электромобиль имеет ДВС и топливный бак традиционных ТС, а также аккумуляторную батарею и электродвигатель

Обычно он работает путём сбора и повторного использования энергии двигателя, работающего на бензине, который в противном случае был бы бесполезным в стандартных ТС

Гибридный электромобиль имеет ДВС и топливный бак традиционных ТС, а также аккумуляторную батарею и электродвигатель. Обычно он работает путём сбора и повторного использования энергии двигателя, работающего на бензине, который в противном случае был бы бесполезным в стандартных ТС.

Классический пример подзаряжаемого гибрида с внушительной батареей за задним сиденьем.

Основной принцип работы электроавтомобиля с ДВС заключается в том, что генератор, получая энергию от бензинового двигателя, подает её на аккумулятор и электродвигатель. Другими словами, это устройство, преобразующее топливо в электрическую энергию для аккумулятора и двигателя.

Большинство гибридных моделей используют коробку передач, существующую в стандартных бензиновых автомобилях. Однако сейчас автопроизводители пытаются разработать нечто новое для гибридных версий. В некоторых автомобилях, к примеру в Toyota Prius, используются новые трансмиссии, отличающиеся от тех, что находятся в обычных автомобилях. Трансмиссия работает за счёт механической энергии, которую либо бензиновый генератор, либо аккумулятор подаёт через электродвигатель.

Во время сильного ускорения бензиновый двигатель и электродвигатель работают сообща для увеличения мощности на колеса. Совместные усилия возможны только благодаря трансмиссии с разделением мощности, которая объединяет крутящий момент. В то же время бензиновый мотор питает генератор. Электродвигатель использует электричество от батареи и генератора по мере необходимости.

Рекомендуем для прочтения:

  • Лучшие бюджетные электромобили
  • Как выбрать электромобиль и ТОП лучших электромобилей в России
  • Двигатели для электромобиля: как устроены и принцип их работы
  • Транспортный налог на электромобиль: размер, как рассчитать

Технические характеристики

Без предварительного расчета мощностей приступать к дальнейшей проработке ветрогенератора не имеет смысла. От объема преобразуемой энергии в конечном счете зависит способ применения установки. И опять же, производительность конструкции определяется размерами рабочего органа и конфигурацией его технического исполнения. Средние параметры самодельного ветрогенератора можно представить так:

  • Диаметр лопастного колеса – 200 см.
  • Количество лопастных сегментов – 6.
  • Напряжение для генератора – 24 Вт.
  • Сила тока – порядка 250 А.
  • Мощность генератора – диапазон от 0,2 до 3 кВт.
  • Скорость ветра – до 12 м/с.
  • Емкость аккумулятора – 500 А/ч
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации