Ветрогенератор из автомобильного генератора своими руками

О самодельных ветряках для дома

Особый интерес к ветроэнергетике проявляется на уровне бытовой сферы. Это понятно, если посмотреть на очередной счет за потребленную энергию краем глаза. Поэтому активизируются всевозможные умельцы, и используют все возможности для получения дешевой электроэнергии.

Одна из таких возможностей, вполне реальная, тесно связана с ветряком из автомобильного генератора. Готовое устройство — автомобильный генератор — нужно только оснастить правильно изготовленными лопастями, чтобы иметь возможность снимать определенное количество электрической энергии с клемм генератора.

Правда, эффективно он будет работать только при ветреной погоде.

Пример из практики бытового использования ветрогенераторов. Хорошо продуманная и довольно эффективная практичная конструкция ветряной мельницы. Установлен трехлопастной пропеллер, что редкость для бытовой техники

Использование практически любого автомобильного генератора переменного тока приемлемо для конструкции ветряной турбины. Но обычно стараются подобрать для бизнеса мощную модель, способную выдавать большие потоки. Здесь на пике популярности проектирование генераторов от грузовиков, больших пассажирских автобусов, тягачей и т.д.

Кроме генератора для производства ветряка понадобится ряд других комплектующих:

• двух- или трехлопастной воздушный винт;
• автомобильный аккумулятор;
• электрический кабель;
• мачта, опорные элементы, крепеж.

Конструкция винта с двумя или тремя лопастями считается наиболее оптимальной для классического ветрогенератора. А вот бытовой проект зачастую далек от инженерной классики. Поэтому чаще всего стараются подобрать готовые саморезы для домостроения.

Крыльчатка от автомобильного вентилятора для использования в качестве крыльчатки для домашнего ветряка. Легкость и большая полезная площадь для авиационных средств поражения позволяют использовать такие варианты

Это может быть, например, крыльчатка от внешнего блока общего кондиционера или от вентилятора того же автомобиля. Но когда есть желание следовать традициям конструирования ветряков, приходится соорудить движитель ветряка от начала и до конца своими руками.

Прежде чем принимать решение о сборке и установке ветряка, стоит оценить климатические данные на участке и рассчитать окупаемость. Немалую помощь в этом окажет информация очень интересной статьи, которую мы рекомендуем к рассмотрению.

Принцип работы и схемотехника

Альтернатива покупке промышленного ветрогенератора оборачивается большими инвестиционными затратами на покупку, монтаж, пуско-наладку оборудования. Но если сделать такое устройство своими руками, вложения можно резко сократить. А ведь сам генератор в любом случае достаточно дорог. Значительную экономию можно получить, используя автомобильный генератор – новый или бывший в употреблении.

Этому устройству все равно, что служит движущей силой — двигатель автомобиля или лопасти ветряка. Это позволяет использовать его в составе самодельного ветряка. Для этого его необходимо оснастить крыльчаткой, которая будет создавать крутящий момент за счет энергии ветра.

Одна из проблем, возникающих при эксплуатации таких установок, заключается в том, что ветер не всегда будет необходимой силы. Поэтому необходим буферный элемент, который будет запасать электроэнергию и отдавать ее в нужный момент.

Удобнее всего использовать такой автомобильный аккумулятор. Он подходит для напряжения генератора (12 или 24 вольта), но малопригоден для питания бытовых приборов (в лучшем случае для освещения, если использовать лампы на нужное напряжение). Поэтому в цепь питания добавляется еще один элемент — инверторный преобразователь 12VDC/220VAC.

Его мощность подбирается в соответствии с мощностью генератора. Инвертор стоит недешево, он в наибольшей степени будет определять стоимость установки. Без него можно обойтись, но круг питаемых потребителей резко сократится, а качество электроэнергии будет зависеть от уровня заряда аккумулятора. На основании этих рассуждений формируется схема электроснабжения объекта от ветрогенератора.

Лучше предусмотреть вход для подключения резерва от внешнего источника питания. Необходим для простоя ветряка в период ремонта или безветренной погоды.

В глобальном подходе нельзя установить батарею. Условия эксплуатации не оптимальные, генератор не всегда обеспечит нужный режим зарядки. Но без него установка будет работать только при наличии достаточной силы ветра.

Выбор генератора и необходимый инструмент

В первую очередь генератор подбирается по необходимой мощности. В каждом случае нужные характеристики подбираются индивидуально, но если вам нужен мощный источник, то лучше выбрать напряжение 24 вольта. При сопоставимых массогабаритных показателях при одинаковом токе он будет отдавать больший ток, чем 12-вольтовый.

При выборе источника питания необходимо учитывать, что емкость буферной батареи также зависит от потребляемой мощности, и чем больше ее емкость, тем больший ток зарядки ей необходим.

Список используемых инструментов зависит от набора имеющихся деталей и узлов, но в большинстве случаев без него не обойтись:

• уШМ («болгарка»);
• маркер и угольник для отметки предметов;
• отвертки и скобяные изделия;
• электродрель с набором сверл;
• набор ключей и отверток;
• мультиметр для проверки работоспособности электрической части.

Остальные инструменты подбираются в процессе работы.

Процесс сборки ветрогенератора

В первую очередь нужно продумать место установки мачты с ветряком. Вращающееся устройство должно быть не менее чем на один метр выше самого высокого объекта в непосредственной близости. Отсюда выбирается высота мачты.

Его можно сделать из алюминиевой трубы, но подойдет и стальная сантехника. Из труб разного диаметра можно сделать телескопическую мачту нужной длины. Во избежание падения его необходимо оборудовать растяжками из расчета один слой на 3-4 метра высоты.

Следующим вопросом, который предстоит решить, является схема возбуждения генератора. Так как в систему питания входит автомобильный аккумулятор, то можно включить в схему регулятор напряжения и воспроизвести работу бортовой сети автомобиля. На самом деле в этом нет необходимости. Задача ротора — создать вращающееся магнитное поле. Это можно сделать и другими способами. Один из способов:

• полностью снимите обмотку ротора;
• вместо этого подобрать или выточить ротор из немагнитного материала (алюминий и т.п.);
• установите ротор вплотную к валу;
• установить на поверхность ротора 24 неодимовых магнита, чередуя полюса, зафиксировать их эпоксидным клеем.

Еще одной задачей, которую необходимо решить, является работа ветроустановки на малых скоростях. Чаще всего ветер будет недостаточно сильным, чтобы обеспечить достаточную скорость винта, что означает недостаток мощности. Одним из способов решения проблемы является установка «повышающей» коробки передач (мультипликатора). Этот метод прост, но предполагает утяжеление конструкции и снижение ее надежности.

Второй метод требует навыков и затрат на воссоздание генератора. Он заключается в перемотке обмотки статора. Старую обмотку нужно снять, на ее место намотать новую. Так как витков будет несколько, надо мотать проводом меньшего диаметра.

При выборе диаметра провода (он должен быть в лаковой изоляции) необходимо помнить, что уменьшение сечения ведет к уменьшению максимально допустимого тока. Нельзя без необходимости уменьшать диаметр в погоне за выходной мощностью.

Если будущего владельца ветряка устраивает, что его ветряк будет работать при скорости ветра 7,8 м/с, то генератор нельзя модифицировать.

Теперь нам предстоит решить проблему с пропеллером. Проще всего подобрать готовый узел. Например, можно взять колесо с лопастями от внешнего кондиционера. Из общего опыта эксплуатации известно, что длина лопасти не должна быть меньше 70 см. Если меньше, то крутящего момента может не хватить для вращения вала генератора.

Если нет готового пропеллера, его можно сделать самому. Во-первых, желательно произвести расчет – для этого можно воспользоваться выложенными в сети калькуляторами или техническими справочниками. Другой вариант – взять готовые чертежи проверенных конструкций. Сборка может быть изготовлена ​​из пластика или легкого сплава (на основе алюминия).

В качестве примера приведен чертеж лопасти, которая может быть изготовлена ​​из пластиковой или алюминиевой трубки. Собранный гребной блок необходимо отбалансировать, установив дополнительные грузы или сняв часть массы (просверлив балансировочные отверстия). Правильно сбалансированный гребной винт, когда он свободно закреплен на валу, не занимает никакого предпочтительного положения.

На месте монтируется механическая часть, которая затем должна поворачиваться по направлению ветра. Для крепления к мачте необходимо предусмотреть поворотный узел.

Для ориентации по ходу воздушного потока предусмотрена широкая лопасть. Его можно использовать как платформу для крепления световых элементов.

Преимущества и недостатки

Использование автомобильного генератора в качестве элемента ветряной электростанции дает существенные преимущества:

• Это готовый генератор, который можно использовать без вмешательства в конструкцию или с некоторой модернизацией.
• Автомобильный генератор выдает стабильное напряжение, что немаловажно для ветрогенераторов с их постоянно меняющейся скоростью вращения.
• Используется стандартное оборудование, которое доступно и не требует вмешательства в конструкцию.
• Автомобильные генераторы переменного тока широко доступны, что делает их ремонтопригодными и доступными для замены при необходимости.

Наряду с достоинствами есть и некоторые недостатки:

• Автомобильный генератор нуждается в высокой скорости вращения, что требует применения повышающего редуктора или изменения конструкции агрегата.
• Ресурс автомобильного генератора ограничен примерно 4000 часов 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 вызывает изменения в конструкции и установке постоянных магнитов.

Несмотря на имеющиеся недостатки, автомобильный генератор считается оптимальным вариантом, возможным при самостоятельном создании ветропарка.

Устройство ветряного генератора

Существует большое количество разновидностей ветрогенераторов и чертежей для их создания. Но несмотря на разнообразие видов, все конструкции имеют в структуре следующие неотъемлемые компоненты:

• электрогенератор;
• ротор с лопастями;
• батарея;
• мачта (иногда с растяжками и без них);
• преобразователь электрической энергии (инвертор);
• электронное устройство (контроллер заряда);
• провода, по которым проходит электричество.

Кроме того, необходимо заранее продумать систему управления и распределения электрической энергии, чтобы наметить схему установки.

Инструкция по созданию

Подготовка

Перед началом работы следует определиться, какое именно устройство вы хотите изготовить, так как практикуется несколько видов ветрогенераторов, например, роторные, осевые (аксиальные) на магнитах и ​​так далее.

Возможны 2 варианта размещения оси:

• горизонтальные – самые распространенные, КПД такого типа в два раза выше;
• вертикальный – монтируется снизу, т к имеет большую массу. Поскольку ветер внизу в два раза слабее, мощность установки снижается примерно в 8 раз. Из достоинств — низкий уровень шума и простота использования.

Независимо от модели конструкции, для изготовления самодельного ветрогенератора необходимо подготовить:

• автомобильный генератор;
• вольтметр;
• реле заряда аккумулятора;
• регулятор напряжения переменного тока;
• материал для изготовления листьев;
• аккумулятор (гелиевый или кислотный);
• коробка для замыкания проводов;
• тара (нержавеющая кастрюля или алюминиевое ведро);
• переключатель на 12 В;
• кабель электрический трехжильный (сечением не менее 2,5 мм2);
• старый водопровод (диаметром не менее 15 мм, длиной 7 метров);
• индикатор заряда;
• 4 болта с шайбами ​​и гайками;
• железные хомуты для крепления.

Наряду с этим необходимо иметь специализированные инструменты для работы:

• болгарка с дисками;
• курсор;
• отвертка;
• электродрель с дрелью;
• ножницы по металлу;
• набор ключей;
• газовые ключи различных номеров;
• кусачки;
• рулетка.

Ротор

При создании ветряка следует учитывать, что ротор любого автомобильного генератора, даже от ВАЗа, имеет обмотку электромагнитного возбуждения. Если делать все самостоятельно, конструкцию можно сделать проще. Необходимо снять коллектор, перемотать обмотку статора, что дает возможность преобразовать устройство в тихоходное. Желательно переделать железный ротор.

На оси ротора обязательно выточена алюминиевая насадка, на которую не действует магнитное поле. На него накладывается специальная повязка из металлической трубки.

Делать это нужно с небольшим усилием. На поверхности бандажа делается разметка и приклеиваются прямоугольники магнитов из неодима с помощью суперклея. Их приклеивают к устройству с небольшим уклоном, предотвращающим прилипание, и соблюдают чередование полюсов. Между этими элементами заливается эпоксидная смола, позволяющая выровнять поверхность.

Такой ветряк будет производить достаточно электроэнергии только при 6000 об/мин. Чтобы сделать его производительным даже при 600 об/мин, нужно увеличить обмотку статора в 5 раз. Параллельно следует уменьшить часть самого приводного узла.

Лопасти этого ветряка должны быть большими. Чтобы уменьшить магнитное поле, рекомендуется разобрать пластины статора, отрегулировать их, а затем снова собрать.

Ветровое колесо

Лопасти, пожалуй, самая важная часть ветряной турбины. Работа других узлов установки напрямую зависит от их конструкции. Их изготавливают из различных материалов, иногда даже из канализационной полипропиленовой трубы.

Трубчатые крылья просты в изготовлении, недороги и не подвержены влиянию влажности.

Последовательность изготовления ножевой системы следующая.

1. Необходимо рассчитать длину лезвия. Диаметр трубы должен составлять 1/5 от общего диаметра водозаборов. Например, если лопасть равна одному метру, подойдет труба диаметром 20 сантиметров.
2. Электролобзиком разрезаем трубу по длине на 4 отрезка.
3. Из одного отрезка делаем крыло, которое послужит образцом для вырезания остальных листьев.
4. Заусенцы на торцах обрабатываем абразивом.
5. Прикрепляем листья к алюминиевому диску с приваренными планками для фиксации.
6. Далее к этому диску прикрепляем электрогенератор.

В конце сборки ножевая система должна быть отбалансирована. Он фиксируется на подставке в горизонтальном положении. Мероприятие проводится в помещении от ветра. Если баланс правильный, колесо должно быть неподвижно. Поскольку лопасти вращаются сами по себе, их необходимо отшлифовать, чтобы сбалансировать всю конструкцию.

Только после успешного завершения этой операции необходимо продолжить проверку точности вращения лопастей, они должны вращаться в одной плоскости, не нарушая равновесия. Допускается отклонение в 2 мм.

2-лопастной винт на электрогенератор без переделки

По большому счету, если на электрогенератор установить быстроходный 2-лопастной винт диаметром 1-1,2 метра, такие обороты свободно достигаются при скорости ветра 7-8 м/с изготовить ветрогенератор без замены электрогенератора, только он будет работать при скорости ветра 7 м/с.

Читайте также: УЗИП так ли он нужен — 3 класса защиты от импульсных перенапряжений

Технология сборки ветрогенератора

Оптимальной основой для домашнего ветряка-генератора является модель АТ-700, снятая с трактора серии ДТ. Правда, этот тракторный генератор в исходном виде рассчитан на частоту вращения ротора до 6000 об/мин. При проектировании домашнего ветряка этот параметр явно избыточен.

Есть два выхода:

1. Используйте какой-нибудь множитель редуктора, который обеспечивает требуемое передаточное число.
2. Перемотайте имеющуюся обмотку статора AT-700 на низкую скорость.

В принципе оба варианта апгрейда устройства достижимы. Но по оценкам опытных конструкторов более приемлем вариант с перемоткой обмотки статора. Особенно учитывая вес самого генератора АТ-700, который достигает 6 кг.

Тракторный генератор АТ-700. На базе этого специального устройства, обладающего высокой энергетической эффективностью, разработаны многочисленные проекты в бытовой сфере. Но требует небольшого обновления

Если агрегат дополнить редуктором, вес соединительного модуля удвоится. А это важный параметр для конструкции ветряка. Вес всегда стремятся уменьшить.

При использовании в конструкции ветрогенератора К 701 потребуется некоторая модернизация:

Галерея изображений Фото из Чтобы подготовить генератор К 701 к использованию в конструкции самодельного ветряка, для решения поставленных задач его необходимо разобрать и переставить Если нет необходимости перематывать статор, жгут проводов просто отсоединяется для установки его вместе со звездой мм.

В отверстия, образованные в роторе, вклеивают магниты, чередуя отрицательный полюс с положительным. В зависимости от конструкции статора и количества витков перемотка производится при наличии реальной необходимости в этом действии.

Если состояние нормальное, то эту работу можно не проводить. Перед предстоящей сборкой выводят три провода для подключения дополнительного диодного моста Выведенные из дополнительного диодного моста провода соединяют со щетками ротора. По окончании сборки генератор необходимо проверить на работоспособность.

Рекомендуется прокатывать хотя бы на токарном станке. Если все шаги выполнены правильно, он должен развить свой расчетный эффект.

Шаг #1. Винт ветряной электростанции

Материалом для изготовления лопастей винта служит литая алюминиевая труба (d = 200 мм) длиной 0,7 — 1,0 м. Для начала его разрезают вдоль на четыре сегмента, а затем из двух-трех вырезают листья нужной формы, получая части.

Так как алюминий – материал, хорошо поддающийся обработке, вырезать нужную форму лезвия из куска трубы не составит труда. Самое главное правильно рассчитать и нарисовать шаблон.

Изготовленные лопасти будущего гребного винта необходимо как-то прикрепить и установить на вал генератора. Эта работа более сложная, требует точного баланса и особенно при выполнении трехстворчатой ​​конструкции. Существует множество вариантов изготовления винтовой шайбы. Одним из них является создание этой детали из алюминиевых листов.

Вам нужно рассчитать диаметр диска гребного винта с учетом метровой длины лопастей. При размахе крыла 2 метра расчетный диаметр диска может быть 150-200 мм. Исходя из рассчитанного диаметра, из алюминиевого листа вырезается необходимое количество круглых пластин (6-7 шт.)

Пример изготовления крыльчатки ветряка из алюминиевой трубы 200 мм, используемой на сельскохозяйственных полях для полива сельскохозяйственных культур. Легкий и эффективный дизайн

Вырезанные круглые пластины кладут друг на друга, выравнивают по краям и закрепляют. Для склеивания лучше всего использовать качественный эпоксидный клей. Но не исключены и другие способы крепления.

На готовом приклеенном диске необходимо разметить и просверлить отверстие для крепления на валу генератора в центральной точке. Обработайте отверстие шпоночным пазом, чтобы он соответствовал размеру шпонки, установленной на валу ротора генератора.

Подготовленный таким образом диск винта маркируется для установки лопастей. По отмеченным линиям сверлятся отверстия под крепежные болты кронштейнов. Эти детали также изготовлены из алюминия с диапазоном толщин, достаточным для компенсации передаваемых усилий.

Осталось прикрепить ранее изготовленные лопасти к диску в намеченных местах соединения, отбалансировать их на ровной поверхности и закрепить болтами.

Шаг #2. Изготовление мачты из трубы

Тракторный генератор АТ-700, оснащенный самодельным гребным винтом, уже является настоящим ветряком. Для достижения максимального эффекта от конструкции желательно поднять ее на 5-7 метров, а также обеспечить круговое движение на 360°.

Поэтому ветряк-ветряк ставится на мачту, которую проще всего сделать на основе металлической трубы.Монтируется мачта из металлической трубы диаметром 50 мм с ветрогенератором наверху. Натяжение из металлического троса используется для обеспечения устойчивости мачты

Мачта высотой 5-7 метров, оборудованная наверху ветрогенератором, будет испытывать значительные нагрузки. Соответственно, диаметр металлической трубы должен быть достаточно большим – не менее 50 мм по наружному размеру.

Мачта крепится четырьмя тросовыми растяжками, прикрепленными вверху ближе к ветряку и натянутыми друг против друга.

Под верхним краем трубчатой ​​мачты во внутренней части запрессована или иным образом закреплена пара подходящих подшипников. Это будет опорный вращающийся блок, куда поместится флюгер с генератором и пропеллером. Осталось изготовить сам флюгер и установить на него все необходимое оборудование.

Шаг #3. Как сделать алюминиевый флюгер

Конструкцию крыла, на одном конце которой предусмотрено место для автомобильного генератора с гребным винтом, а на другом месте для «хвоста», рекомендуется изготавливать из легкого прочного материала.

Например, прямоугольная алюминиевая трубка подойдет как раз под основание. В качестве крепления генератора к профильной трубе удобнее использовать хомуты из ленты из мягкого металла (желательно из нержавеющей стали).Пример возможной установки корпуса генератора на профильную трубу флюгера. В нем используется металлическая рама с кронштейнами на болтах спереди и сзади

Хвост флюгера можно сделать из того же алюминиевого листа и прикрепить уголками к профильной трубе. По центру тяжести на профильной трубе необходимо укрепить металлический штифт из нержавеющей стали.

Эта деталь имеет форму длинного болта (250-300 мм), диаметром ок. 30 мм (расчетная), проходит по корпусу из профильной алюминиевой трубы и фиксируется снизу гайкой. Стопорная гайка расположена сверху гайки.

Диаметр резьбы болта должен быть немного меньше внутреннего диаметра колец подшипника, запрессованных в трубу мачты. В центре болта по его оси просверливается отверстие 7-10 мм. Электрический кабель от генератора будет пропущен через это отверстие и вниз по трубе до точки подключения.

Шаг #4. Установка и подключение ветрогенератора

После всех описанных приготовлений (обязательно в безветренных погодных условиях) приступаем к установке:

1. В основании флюгера хомутами крепится тракторный генератор.
2. Поднимите мачту от земли на 1,5 — 2 метра и установите флюгер с опорным болтом на подшипники.
3. При этом кабель от генератора проводится через корпус затвора и далее внутри трубы до нижней точки начала.
4. Также чуть ниже основания крыла жестко установлен ограничитель, который позволяет флюгеру вращаться на 360° в ту или иную сторону, но не более.
5. Наконец, мачта поднята и усилена тросовыми распорками.
6. Подсоедините концы кабеля к блоку приемника (обычно через контроллер к аккумулятору).

На этом конструкцию ветрогенератора можно считать законченной. Тем не менее, есть еще много отдельных деталей процесса, которые необходимо обрабатывать в течение периода использования.

Структурная схема полноценного ветродвигателя: 1 — ветряк, 2 — преобразователь заряда аккумулятора; 3 — автомобильный аккумулятор; 4 — преобразователь 24/220; 5.6 — выходы напряжения 220В и 24В

Эти детали уже связаны с автоматикой, которая регулирует накопление и распределение энергии. Такие устройства, как контроллер заряда, преобразователь мощности и другие, являются неотъемлемыми компонентами ветрогенераторов.

Разбор ошибок конструирования

сборка ветряка дома своими руками – затея конечно не безошибочная. Даже при проектировании промышленных ветряков инженеры допускают ошибки. Но они учатся на ошибках, о чем свидетельствуют хорошо зарекомендовавшие себя домашние структуры.

Так, среди ошибок при конструировании бытовых ветрогенераторов часто фигурирует такая деталь, как отсутствие в конструкции генератора тормозного модуля. Стандартная версия таких агрегатов (автомобиль или трактор) такой детали не предусматривает. Так что генератор надо дорабатывать.

Однако не все «конструкторы» хотят заниматься этим деликатным делом. Многие игнорируют эту деталь, надеясь на «авось». В результате при сильном ветре пропеллер раскручивается до невероятно высоких скоростей. Подшипники генератора не выдерживают, ломают посадочные места алюминиевых крышек. Возникает клин ротора.

разрушенный ветряк из-за конструктивных недостатков. Ошибки при проектировании и монтаже таких конструкций приводят к серьезным последствиям

В этой же теме есть баг, связанный с отсутствием ограничителя поворота флюгеров. Часто этот компонент просто забывают установить и вспоминают только тогда, когда ветер начинает крутить «петух» вокруг своей оси, как волчок в программе «Что? Где? Когда?». Результат плачевный.

Минимальные повреждения – скручивание и разрыв электрокабеля, а в тяжелых случаях – отрыв всей конструкции.

Еще одной заметной ошибкой сборки является неверный расчет центра тяжести на основе флюгера. В этом случае устройство может какое-то время нормально работать. Но со временем на подшипниковом узле образуется перекос, ограничивается свобода вращения, сильно снижается эффективность конструкции в плане передачи энергии.

Как правильно рассчитать ветрогенератор вы узнаете из нашей статьи.

Часто аккумулятор пытаются питать напрямую током, полученным от генератора. Очень скоро начинают недоумевать, почему батарея не держит заряд, либо обнаруживают поломку 2-3 коробок.

Это банальная и естественная ошибка, так как в любом случае заряд аккумулятора должен проходить в условиях определенных токов и напряжений. Здесь нужно контролировать этот процесс.

Для домашних мастеров, которых интересует тема сборки ветрогенератора, предлагаем ознакомиться с еще одним оригинальным вариантом. В предлагаемой статье описано изготовление производственной установки из отходов деталей от стиральной машины.