Cамодельный генератор для ветряка

Правильный выбор генератора для ветряка

Конструкция всего агрегата состоит из основных и вспомогательных элементов.

В список главных элементов ветрогенератора входят:

• генератор;
• мачта;
• пропеллер.

К вспомогательным элементам этого «технологического прорыва» относятся:

1. Батареи, которые в свою очередь состоят из аккумуляторов.
2. Инвертор (его можно еще назвать контроллером).
3. Также к вспомогательным элементам относится автоматический переключатель источника питания.

Устройство:

1. Мачта, пропеллер и генератор. Их назначение всем понятно: На огромной мачте, стоит пропеллер, ветер приводит его в движение, он крутится, образуя энергию. Далее эта полученная энергия направляется к генератору, он в свою очередь генерирует простую энергию ветра в электроэнергию.
2. Контролер. Задача контролера заключается в том, чтобы преобразовать переменный ток в постоянный, чтобы его можно было накапливать в аккумуляторы.
3. Инвертор. Он работает в обратном режиме, относительно контролера. При выходе постоянного тока из аккумуляторов, инвертор перебазирует его на переменный, который пригоден для работы с бытовыми электроприборами.
4. Аккумулятор. Его предназначение понятно всем — он накапливает в себе полученную энергию и выполняет работу ресивера.
5. Автоматический переключатель источника питания обеспечивает непрерывную доставку электроэнергии, переключаясь между источниками. Например, если пропал ветер и ваш ветряк не может предоставить то количество энергии, которое нужно, то переключатель переформируется на дизельную электростанцию.

На что нужно обратить внимание?

1. При выборе ветрогенератора для домашнего использования, нужно обратить внимание на коэффициент использования ветра и, конечно же, самое главное — это мощность. В хороших вариантах ветрогенераторов для дома, коэффициент достигает до 45%, что является очень продуктивным. Мощность же на домашних приспособлениях начинается от 300 Вт до 10 кВт (второго показателя с головой хватит на то, чтобы в вашем доме работали все электрические приборы).
2. Очень важным аспектом при выборе ветряка для дома является его быстроходность. В стандартных версиях она колеблется от 5 до 7 единиц. К примеру, если вы выбрали ветряк с единицей быстроходности «5»,- то это значит, что при ветре 10 метров в секунду ваш пропеллер будет крутится со скоростью в 5 раз быстрее, то есть 50 метров в секунду.

От чего зависит эффективность работы:

1. Конструкции определенного агрегата. От этого зависит многое, ведь у каждого ветряка свои особенности в сборке, поэтому и по производительности каждый из них будет отличатся. Многое зависит от размеров самого ветряка и легкости его лопастей. Не малую роль играет и сам генератор (сердце всей конструкции).
2. Погодных условий местности, на которой установлен ветряк. Как и было сказано ранее, нет смысла устанавливать эту штуку на не ветряной местности. Установив его в условиях низкой ветрености, вы никакой пользы от него не получите.

Монтаж ветряка очень сложная процедура. Первым делом, следует купить закладные в фундамент, детали крепления. Затем, следует залить бетонную основу, которая будет держать ваш агрегат. При заливке фундамента, нужно сразу установить купленные ранее элементы для крепления. После того, как фундамент залит, он должен простоять 21 день, прежде чем начинать установку мачты.

Далее, идет работа посложнее. Самому вам не справится, нужен специально обученный персонал и тяжелая техника (подъемный кран обязательно). Сборка одного ветрогенератора для дома, займет не менее одного целого дня.

Все работы связанные со сборкой и установкой оборудования (сюда входят и подсоединение к сети, подключение всей проводки, сборка всего агрегата и так далее), должны осуществляется исключительно квалифицированными работниками.

Самодеятельность в этом сложном деле не приветствуется. Монтировка всего оборудования осуществляется в сухом помещении с температурой от 10 до 30 градусов Цельсия. Специальные работники, которые монтировали и устанавливали оборудование, должны предоставить пакет услуг, по которому они обязаны будут в период эксплуатации ремонтировать ветрогенератор.

Плюсы использования ветрогенератора у себя дома:

1. Самым главным преимуществом является бесплатная электроэнергия. Заплатив однажды за все оборудование и установку этого агрегата, вам больше не придется платить за электроэнергию. Теперь вы сами еще вырабатываете.
2. Очень частое явление, когда в сложные времена года, происходят перебои энергоснабжения. Происходит это зачастую из-за порванной линии, либо какие-то проблемы с трансформатором. Установив у себя дома ветрогенератор, на ваши электроприборы больше не повлияет погода. В сложных погодных условиях, ветряк будет работать даже быстрее обычного режима.
3. Эти агрегаты безопасны для окружающей среды и практически не производит шума при работе. Это значительно лучший вариант энергии, нежели тот, из-за которого уничтожается экосистема планеты.
4. Ветряк очень хорош в техническом понимании. Ведь он может работать в сочетании с несколькими источниками энергии, например: дизельная электростанция, солнечные батареи и так далее. Это удобно, если какой-то источник электричества на полную силу не может обеспечить ваш дом энергией.

Минусы ветрогенераторов:

1. Первый значительный минус — это конечно зависимость от погодных условий. Ветряк не станет работать там, где слабые потоки ветра. Устанавливать его разумно лишь на побережье моря и в местах, где повышена ветреность. Установив ветрогенератор у себя дома, на местности, где потоки ветра ниже среднего показателя, вы никогда не добьетесь того, чтобы этот вид добычи электричества был основным.
2. Цена тоже не очень приятна. Стоит такое удовольствие очень и очень дорого. Окупиться этот агрегат сможет, в лучшем случаи спустя лишь 10 лет. Сам генератор, мачта и ветряк — это лишь 30 процентов стоимости всей конструкции, остальную долю берут на себе аккумуляторы и инвертор. К тому же сами аккумуляторы на сегодняшний день не долговечны, и вам придется очень часто производить их замену, что тоже будет сильными ударами бить по вашему карману.
3. Безопасность этого альтернативного добытчика энергии не самая продвинутая. Лопасти при сильном износе попросту могут оторваться и принести значительный ущерб имуществу, или что еще хуже — жизни человека.

Видео по установке ветрогенератора:

Как относится законодательство к установке ветрогенератора у себя на участке?

1. По закону всех стран бывшего СССР, законодательство по энергоресурсам не сертифицирует ветряки, поэтому при установке ветряка у себя на участке, вам не нужно брать какие-либо сертификаты у должностных учреждений.
2. Если ваш ветряк мощностью до 75 кВт, то он приравнивается к бытовым электроприборам, то есть как дизельный или бензиновый генератор.
3. В том случае, если ваш агрегат не превышает высоту 30 метров и мощность 75 кВт, то при его установке, вам не понадобится никаких документов, связанных с законодательными органами.
4. Вся конструкция ветрогенератора экологически чиста для окружающей среды и для здоровья человека, поэтому никакие экологические фанатики не предъявят вам свои требования.

Видео по установке генератора своими руками:

Какой выбрать генератор для домашней ветроэлектростанции?

От автомобиля

1. Достоинства: не дорогой, очень легко отыскать, уже полностью собран.
2. Недостатки: для работы нужна большая скорость вращения, по этому требуется установка дополнительных шкив. Непродуктивен.

Цена: Зависит от модели и марки автомобиля.

Самодельный генератор

1. Достоинства: не высока стоимость всей комплектации, довольно хорошая продуктивность, относительно автомобильного генератора, при правильной сборке, возможно получение большой мощности, очень крепкая и неразрушимая сборка.
2. Недостатки: очень сложная затея для не обученного человека, требует обработки на токарном станке.

Цена: Зависит от купленных вами запчастей и номинальной, желаемой мощности.

Переменного тока, асинхронный

1. Достоинства: не высокая стоимость, очень легко найти и приобрести, не сложно переоборудовать под ветряк, при низких оборотах очень хорошая продуктивность.
2. Недостатки: максимальная мощность ограниченная, так как агрегат имеет внутреннее сопротивление, при высоких оборотах лопасти, генератор не производит достаточное количество электроэнергии для того, чтобы установить на ветряк, нужно обработать на токарном станке.

Цена: можно найти от одной тысячи рублей.

Постоянного тока

1. Достоинства: простая и понятная конструкция, уже собранный и готов к использованию, достаточно хорошо работает на низких оборотах.
2. Недостатки: очень сложно найти генераторы нужной мощности, ведь маленькие агрегаты не выдают нужную мощность, очень похотливый.

Цена: начинается от 7 тысяч рублей.

С постоянными магнитами

1. Достоинства: Очень высокая эффективность, есть возможность получить много мощности, конструкция крепкая и устойчивая.
2. Недостатки: Если делать своими руками, то очень сложный проект, требуется обработка на токарском станке.

Цена: на 500 Вт конструкцию колеблется в районе 14 — 15 тысяч рублей.

Низкооборотный

1. Достоинства: Простой в использовании, не требует больших затрат, хорошо работает на низких оборотах.
2. Недостатки: Не будет работать на высоких оборотах, слабая мощность.

Цена: Около 10 тысяч рублей.

Асинхронный

1. Достоинства: Не дорогой, легко найти, не сложно переоборудовать под ветряк, отлично работает на низких оборотах.
2. Недостатки: Внутреннее сопротивление ограничивает мощность, малая эффективность на высоких скоростях.

Цена: Имеется очень огромный сортимент данного товара, цена колеблется в районе 5 тысяч рублей, до пятиста тысяч, ценовой диапазон ориентируется по мощности.

Ископаемые, которые дают человечеству энергию скоро закончатся, нам нужно искать выход. Одним из таких выходов и является ветрогенератор. Его конструкция и установка дорогая, однако, установив его сейчас, вы обеспечиваете светлое будущее своим детям.

Источник: http://slarkenergy.ru/vetrogenerator/generator-dlya-vetryaka.html

Самодельный ветряк из автомобильного генератора

Автора уже давно интересовала идея использования альтернативной энергии. Поискав информацию о различных устройствах на эту тему, автор нашел для себя модель ветряка, которая легка в исполнении и не сильно затратная по деньгам.

Материалы использованные автором для создания ветряка:
1)провода 3\8-16
2)электронный контроллер зарядки
3) генератор GM 7127 от компании AutoZone
4) набор для усовершенствования статора — MTM cientific,
5) углеволоконные лопасти и ступица — Picou Builders Supply, Co Inc.,
6) трубы водопроводные
7) лентопротяжный мотор DC Ametek мощностью 38 В

Рассмотрим этапы создания ветрогенератора.
Для начала автор приобрел все необходимые комплектующие. В строительном магазине были куплены трубы и несколько метров проводов. Через интернет магазины были заказаны высоковольтные катушки статора и трансмиссия. Для индикации зарядки аккумулятора был приобретен электронный контроллер.

После этого автор приступил к сборке основной конструкции ветрогенератора.
Генератор был установлен на стойку, и на верхушку стойки турбины был установлен небольшой диод, который был присоединен проводами к катушке генератора. Так как это не генератор с постоянным магнитом, то лампочка позволяет катушке самовозбуждаться и покажет момент, когда генератор не выдает заряд, а следовательно может быть отключен от аккумулятора.

Затем были изготовлены лопасти из углеволокна. После чего автор приступил к покрасочным работам. сам генератор автор покрасил в красный цвет, а ступицу и крепежи лопастей в белый.

Первые тесты показали надежность конструкции. При сильном ветре около 35 миль\час генератор начинал шуметь, но крепления выдерживали. Однако в ходе испытаний был выявлен главный недостаток данного генератора, который упустил автор. дело в том, что автомобильный генератор не начинает вырабатывать ток пока ветер не достигнет 12 миль\час

Прошлой ночью дул достаточно сильный ветер, но турбина “была на высоте”. Временами порыв ветра достигал 35 — 40 миль/час. При таком ветре турбина создавала шум, но главное, что она выдержала такое испытание. Из-за заводского ограничения автомобильный генератор не начинает вырабатывать ток, пока сила ветра не достигнет 12 миль/час, а при нулевых оборотах он не вырабатывает энергию и не показывает напряжение. При ветре меньше 12 миль\час и низких оборотах генератора, он до момента начала выработки тока сам потребляет энергию аккумулятора, что практически испортило его. Поэтому для того чтобы исправить систему, и сберечь аккумуляторы автор решил модернизировать генератор таким образом, чтобы сделать из него генератор переменного тока с постоянным магнитом.

Обмотка статора была перемотана. Первоначально на статоре было 4 витка провода №14, они были заменены на 10 витков провода №18. Уложить последние 4 провода в последнем слое оказалось сложной задачей, автор даже попробовал при помощи пресса сделать углубления в статоре, однако это не принесло результатов.

Поэтому автор просто выточил карман глубиной в палец для нового магнита.

По итогу вся затея с перемоткой статора провалилась, так как некоторые кольца обмотки соприкасались с металлическим сердечником и создавали короткое замыкание. Поэтому автор отбросил эту затею и приобрел лентопротяжный мотор DC Ametek мощностью 38 В. Автор пометил капы и развел их для большего удобства. Купленный ротор со скошенными пазами давал довольно неплохой пусковой момент, при испытаниях на ручной тяге вольтметр показывал чуть более 9 В.

Новый статор относительно меньше своего предшественника в размерах, но зато начинает работать уже при самом слабом ветре. Для того, чтобы преодолеть сопротивление аккумулятора и начать зарядку достаточно силы ветра в 7-8 миль\час. При этом установленный диод не дает генератору перейти в режим мотора.

А вот фотография аккумуляторного блока системы.

Источник: http://usamodelkina.ru/6939-samodelnyy-vetryak-iz-avtomobilnogo-generatora.html

Самодельный ветрогенератор и его промышленные аналоги

Теория, практика, действующая модель ветрогенератора и его промышленные аналоги с описанием и ценой.

Тем, кто часто путешествует и останавливается на дневки и ночевки на природе, наверняка приходило в голову, что хорошо было бы иметь источник подзарядки для автомобильного аккумулятора и аккумуляторов других мобильных устройств: ноутбуков, телефонов, gps навигаторов, фонарей и т.д.

Кроме того, имея достаточно мощный источник энергии даже 12 В, можно, используя преобразователь напряжения 12 220, получить полноценную «розетку» 220 В. Это еще более повысит уровень комфорта, к которому так привыкли все горожане и увеличит количество используемых устройств до привычного уровня.

Получить такой уровень комфорта можно с помощью солнечных батарей, ветряных генераторов и гидрогенераторов. При уровне мощности до 1000 Вт, эти устройства могут быть достаточно компактны даже для переноски одним человеком, если говорить об автотранспорте, то вы можете взять с собой и более мощные источники энергии.

С чего начать?

Если вы обладаете навыком работы с простыми инструментами, такими как «болгарка», электродрель, сварочный аппарат, паяльник, шуроповерт, то вам не составит особого труда собрать самодельный ветряк. Но помните, что как и в любом деле, мастерство приходит с опытом. Одно дело собрать действующий макет и совсем другое ветряк, рассчитанный на любой ветер, со стабилизацией напряжения и защитой от перегрузок.

Теперь остановимся подробнее на том, как собрать простейший ветряк и что для этого нужно. Следует сказать, что существуют ветряки горизонтального и вертикального типа, т.е. с плоскостью вращения ротора в вертикальной и горизонтальной плоскости.

Наибольшее распространение исторически получили ветряки, с вертикально расположенными роторами (ветряные мельницы). Это несколько странно, если вспомнить, что у горизонтальных есть несколько явных преимуществ. Например, они всеракурсные, т.е. ветер с любой стороны будет вращать их ротор. Им нужен только один подшипник.

У «вертикальных» ветряков необходимо такое же поворотное устройство, хвост для отслеживания ветра и поворота по ветру. Кроме того, им нужен дополнительный подшипник для вращения рабочего ротора и еще шарнир, для защиты от слишком сильного ветра.

Сердце ветряка.

В начале, при строительстве ветряка, необходимо определиться с электрическим генератором. Это сердце вашего устройства. Первое, что приходит на ум, это автомобильный генератор. Но надо учесть некоторые нюансы.

Во-первых, автомобильные генераторы требуют напряжения возбуждения, т.е. требуется дополнительный провод для подключения и дополнительный аккумулятор для запуска, что не очень удобно.

Во-вторых, автомобильные генераторы требуют высокой скорости вращения для эффективной работы ( более 1000 оборотов в минуту), что усложняет привод.

В-третьих, они достаточно тяжелы, что усложняет конструкцию мачты.

Исходя из вышесказанного, в качестве рабочего генератора, обычно выбирают двигатели постоянного тока. Если покрутить такой двигатель за рабочий вал, то на его клеммах появится напряжение.

Хорошо зарекомендовали себя электродвигатели от древних ЭВМ середины прошлого века. В этих устройствах они вращали приводы дисководов и ленточных накопителей. Такие двигатели можно найти на радиорынке «Митино» в Москве, или на другой барахолке.

Действующая модель.

Конкретно примененный двигатель имел следующие параметры: U=48 В, I=15A, N=1200 об/мин. Ротор ветряка вращается с частотой примерно 500 об/мин, причем с ростом частоты увеличивается не напряжение, а рабочий ток.

Для оптимизации работы устройства, рабочий ротор не насажен на вал двигателя, а применен редуктор. Редуктор может быть как цепной, так и ременный. Цепной гораздо надежнее, а ременный проще в изготовлении.

Применен цепной. В качестве привода можно использовать «механику» от старого велосипеда и трубы от его рамы. На роторе стоит звездочка Z=48, на генераторе Z=10, соединение осуществляется велосипедной цепь.

Генератор крепится при помощи болтов, но можно использовать отрезок пластиковой трубы, предварительно вставив в нее генератор и закрепив его при помощи автомобильных резьбовых хомутов. Места крепления болтов и хомутов лучше залить резиновым клеем «Момент».

Нюансы изготовления ротора.

Стоит очень ответственно подойти к изготовлению ротора. От его качества очень сильно зависит КПД генератора. Ротор после изготовления нужно тщательно отбалансировать. От этого зависит срок службы всего устройства.

Лопасти изготавливаются из 2 мм алюминия или из пластиковых труб, диаметром 60-80 мм. Из труб делать легче, т.к. этот материал более мягкий и ему легче придать нужный профиль. Возможно, вам придется экспериментально менять размеры лопастей.

Большие и широкие лопасти работают при очень слабом ветре, но не развивают больших оборотов из-за большого аэродинамического сопротивления. Маленькие крутятся быстро, но при достаточно сильном ветре.

Мой ветряк имеет ротор диаметром 2.5 метра, при слабом ветре (5-8м/с) используется 6 лопастей. При сильном ветре четыре лопасти снимаются, даже с двумя лопастями ветряк дает 4-6 А при напряжении 14 В.

Можно уменьшить размер ротора до 1.6 и использовать постоянно 2-3 лопасти. Если вы намерены менять число лопастей в зависимости от силы ветра, то мачту нужно сделать с шарниром при основании, чтобы ее можно было опускать не складывая.

Как сделать мачту?

Мачта делается из нескольких секций длиной 2-2.5 метра из стальной трубы ¾ дюйма или из алюминиевой трубы, но большего диаметра. Обычно применяется 3-4 секции, так их легче монтировать и перевозить. Чтобы ваша мачта не упала, нужно использовать «пятку» в виде металлического прямоугольника 30х30 см и систему из трех растяжек с металлическими колышками. Можно использовать готовую мачту, например которая применяется для антенн СВ диапазона. Продаются и очень удобные профессиональные телескопические мачты.

Защита от сильного ветра.

Несколько слов о защите от перегрузок при очень сильном ветре. Простейший вариант-это дополнительный шарнир на мачте. С помощью этого шарнира ветряк может самостоятельно опрокидываться, «задирая» ротор в небо, при очень сильном ветре, или вы можете сами опрокинуть его с помощью веревки, привязанной к «хвосту» ветряка. Кстати, хвост делается из трубы или уголка с прикрепленной на конце вертикальной лопастью, размерами примерно 50х50 см. Общая длина хвоста примерно 1.8 м.

Пульт управления.

Пульт контроля и зарядки аккумуляторов содержит в простейшем варианте вольтметр на 30 В; амперметр на 30 А; диодный мост на 30 А 100 В; балластный проволочный резистор с движком (реостат) на 50 Вт, сопротивлением 5-10 Ом. Резистор дорабатывается путем удаления нескольких последних витков.

После доработки, если переместить движок резистора в крайнее положение, его цепь будет разомкнута. Это его рабочее состояние. Резистор включают параллельно генератору до диодного моста, но после амперметра. Он используется для аварийной остановки генератора (снижения числа оборотов ротора).

Электрические способы защиты и управления.

Резистор должен выдерживать ток 20-30 А в течении 30 сек. Если аккумулятор уже полностью зарядился и не нужно включать дополнительные нагрузки, то в течении нескольких секунд закорачиваем с помощью резистора генератор. Ток при этом в 2-3 раза становится меньше рабочего.

После остановки «опрокидываем» генератор или привязываем одну из лопастей к мачте. Никогда не останавливайте лопасти генератора руками или с помощью посторонних предметов, т.к. это всегда приводит к травмам и поломкам оборудования.

Не стоит ограничивать ток зарядки аккумулятора с помощью резистора, т.к. это скорее всего приведет к его выходу из строя. Для ограничения тока используйте дополнительные нагрузки, обычно это лампы накаливания. Для соединения генератора и системы управления используется обычный кабель без скользящих колец. Сечение кабеля 2х2.5 квадратных миллиметра. Лучший материал, это резина или силикон.

Преобразователь напряжения 12-220 В.

В качестве инвертора 12-220 В обычно используют покупные устройства, но они достаточно дороги ( от 1500 до 10000 руб.). Для таких целей можно использовать списанные офисные «бесперебойники» UPS 1000-UPS 5000. После годичной эксплуатации их аккумуляторы уже не «держат» нагрузки. Такие устройства списывают и выбрасывают на помойку. Подключив автомобильный аккумулятор к UPS, вы получите прекрасный инвертор бесплатно.

Чем порадует рынок готовой продукции?

Теперь посмотрим, что можно купить на нашем рынке из готового оборудования и сравним цены. Посмотрим, «Стоит ли овчинка выделки»? Напимер, ветрогенераторы «WIND TURBINE » без учета стоимости мачты, преобразователя и устройства управления: 500 Вт 28500 руб., 2 кВт 59900 руб., 3 кВт 119000 руб., 5 кВт 179000 руб. Сайт http://www.vetrogenerator.ru.

Интересны генераторы серии ВЭУ ,http://www.kombitel.ru/?id=430&page=veu-1/3. Здесь цены несколько ниже, например генератор 1 кВт без систем управления, мачты и т.д. стоит 19000 руб.

Не менее дорогие ветрогенераторы из Китая, например JFWC-1KW стоит 2500$. Еще с ветрогенераторами можно ознакомиться на сайтах: www.kz.all-biz.info, www.svs-solar.ru, www.volgaveter.ru, http://vetrogenerator.invertory.ru/ и т.д.

Выводы

Выбор, конечно, всегда за вами. Но если у вас еще нет хобби, то смастерив самодельный ветрогенератор, вы сэкономите не менее 500 долларов, познакомитесь со всеми соседями по даче, привлечете повышенное внимание к своей персоне, обретете новых друзей и знакомых и ,возможно, начнете жить по новому. Удачи, лучше делать хоть что-то, чем не делать ничего.

Источник: http://electrik.info/main/master/351-samodelnyy-vetrogenerator-i-ego-promyshlennye-analogi.html

Самодельный ветрогенератор из автомобильного генератора

Дата публикации: 1 декабря 2013

Для вас, Кулибины, рассказ

О том, как смастерить самодельный ветрогенератор из автомобильного генератора. Занятие довольно увлекательное и имеет экономический смысл этим заняться прямо сегодня, чтобы через пару недель получить первый дармовой электроток в свою квартиру. А, может, и раньше. Всё зависит от вашей расторопности. Кое-какие незначительные затраты всё же ожидают вас.

Собираем все составляющие, а уж потом начинаем работать. Что надо иметь, прежде чем приступить к сборке ветроустановки? Желательно иметь автомобильный генератор с более мощных машин (автобус, трактор). Учтите при этом, что все узлы надо приобретать в комплекте: аккумулятор, реле, генератор с одной машины.

Так как потребителям подавай переменный ток, то надо иметь и преобразователь, или инвертор. Если мощность этого прибора будет 100 ватт, то этого вполне достаточно для работы двух лампочек от 40 ватт. В той местности, где достаточно высокая скорость ветра (среднегодовая не менее 5,5 м/сек), можно смело устанавливать ветрогенераторы больших мощностей. Но речь идёт о ветроустановках небольшой мощности, для чего вполне пригодны автомобильные генераторы.

Для их сборки надо:

• автомобильный генератор 12 вольт;
• вольтметр;
• реле аккумуляторной зарядки;
• материал для лопастей;12-ти вольтовый аккумулятор;
• закрывающаяся коробка для проводов;
• четыре болта в комплекте с гайками и шайбами;
• хомуты для крепления генератора.

В первую очередь делаем ротор-ветряк. Оптимальным вариантом для самодельного ветрогенератора с применением автомобильного генератора будет изготовление роторного колеса из 4-х лопастей. Его можно сделать из листового железа, даже из железной бочки. Режущий инструмент – «болгарка», или шлифовальная машина.

После изготовления ветряка соединяем его с осью генератора: сверлим отверстия, соединяем болтами. Затем собираем электрическую схему, устанавливаем мачту, крепим генератор и провода, подсоединяем к аккумулятору, преобразователю напряжения. Словом, делаем всё, как учили в школе на уроках физики по составлению электросхемы.

Монтаж подобного ветрогенератора делается быстро, просто и без особых финансовых затрат. Роторный ветрогенератор имеет свои преимущества: прост, бесшумен, надёжен в работе. Недостаток – боится ураганного напора.

На что способна ветроустановка?

В измерении расстояния самой малой единицей будем считать сантиметр, хотя есть миллиметр, микрон и т.д. Мощность электротока измеряется в ваттах. Это самая малая единица, как сантиметр в расстоянии. Поэтому пользуются киловаттами (1000 ватт). Выработка и потребление энергии измеряется и по времени – 1 час. Итак, мы пришли к сокровенному измерению – (квт/ч). Отсюда и танцуем.

Сколько же может дать ветрогенератор из автогенератора, сделанный собственными руками? 100 — ваттовая лампочка за 10 часов работы расходует 1 квт/ч . Теперь представим себе такую картину. Вы спите – установка при ветре работает. Проснулись и бодрствуете, но не пользуетесь электричеством – ветряк продолжает на вас работать. Вы включили телевизор и начали потреблять энергию – ветряк какую-то часть компенсирует. И вдруг ветер стихает и совсем прекратился. Вот тут-то и пошло-поехало! Энергия идёт только из аккумулятора.

Здесь уже потребуется мощный инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный и подающий её на точки потребления. Если даже ветрогенератор не настолько сильный, чтобы дать нужную мощность, зато по продолжительности работы он достаточно накапливает энергию. И здесь решающее значение имеет ёмкость аккумулятора. Принцип старый, как мир: сколько накопишь, столько и возьмёшь.

Переходим к более точным расчётам. Нам всем интересно знать, сможет ли сделанный нами ветрогенератор из автомобильного генератора потянуть все потребители энергии, которые есть в доме. Потребление энергии одной лампочки мы уже знаем и теперь нетрудно посчитать, сколько их. С учётом того, что теперь мы всё больше пользуемся энергосберегающими потребителями. А на остальных потребителях (стиральной машине, кухонном комбайне, посудомойке, электродрели и т.п.) указано количество потребляемой мощности.Считаем, но при этом учитываем, что не все же одновременно приборы мы включаем. А то получится, что и мощной гидростанции будет недостаточно.

Расчёт мощности установки простой до безобразия. Она зависит от напора ветра и площади вращения винта, или площади лопастей, в которые ударяет ветер. Начинает «просыпаться» установка при ветерке 2м/сек, а наиболее продуктивная её работа при ветре 10-12 м/сек.

Итак, считаем. Специальная литература предлагает несколько формул подсчёта мощности ветроустановок. Возьмём самую простую. Они мало чем отличаются и результаты подсчёта незначительны один от другого. Покажем формулу не в условно-буквенном выражении, а в словесном.

Мощность равна площади винта, помноженной на 0,6, полученное число снова умножаем на скорость ветра в кубе. Вот и вся формула. Сравниваем с нашим «аппетитом». Если такая установка обеспечит необходимой энергией – устанавливаем. Если нет, то ставим несколько малых ветрогенераторов, или монтируем гибридную установку, подкрепив её солнечными батареями.

«Золотая» цифра потребления электроэнергии средней семьи 360 квт/ч в месяц. Средняя нагрузка 0,5 квт, а пиковая, самая напряжённая, когда включено много приборов, составляет 5 квт/ч. Значит, ваш 5-киловаттный ветрогенератор сможет потянуть нагрузку. А если круглосуточно работают отопительные батареи – то при месячном потреблении 700 квт/ч и выше такая установка при слабых ветрах уже не потянет.

Видео на тему создания генератора из асинхронного двигателя:

Источник: http://altenergiya.ru/veter/samodelnyj-vetrogenerator-iz-avtomobilnogo-generatora.html

Ветряк своими руками, генератор для ветряка своими руками

Ветряк своими руками, генератор для ветряка своими руками

Данная статья является вольным переводом информации взятой из двух источников, со странички «Mini-Gen» и pdf-файла инструкции оттуда же. Внешний вид получившегося генератора показан на рисунке ниже.

Он представляет собой однофазный генератор с магнитной системой с «когтеобразными» полюсами, типа таких, которые применяются в автомобильных генераторах. Но в отличие от последних «когти» располагаются не радиально, а аксиально.

Ветрогенератор,ветряк своими руками,Самодельный генератор для ветряка,энергия ветра, ветрогенератор своими руками,генератор для ветряка своими руками,экоток.ветрогенератор,ветряк своими руками,Самодельный генератор для ветряка,энергия ветра, ветрогенератор своими руками,генератор для ветряка своими руками

Магнитное поле создаётся с помощью восьми постоянных неодимовых магнитов размера N42, закреплённых на вращающемся роторе. При вращении ротора, благодаря «когтям» происходит изменение магнитного поля в катушке, и на её выходе появляется переменное напряжение.

Генератор легко зажигает дюжину белых мощных светодиодов даже при вращении рукой. Он может быть соединён с ветряками как роторного типа, так и с пропеллером. Выходное напряжение может быть более 12В при вращении рукой, при токе около 0.2. 0.3А. Конструкция генератора очень проста. Все его детали показаны на рисунке ниже.

Ниже дана инструкция как собирать данный генератор из набора, который автор отсылает покупателям. В России далеко не каждый может купить данный комплект для сборки, но это не повод отказываться от повторения этой модели, т.к. детали достаточно простые и их можно легко изготовить в домашних условиях.

Начинают сборку с катушки, подсоединяя выходной провод к обмотке. Количество витков в катушке не указано, но она имеет простую конструкцию, поэтому домотать необходимое количество не представляет труда. Думаю, начинать следует примерно с 200…300 витков провода 0.4…0.5 мм.

При соединении проводов не забудьте зачистить обмоточный провод от изоляции. Например, с помощью острого ножа или зажигалки.

Соединения следует надёжно заизолировать…

и прикрутить к катушке, чтобы исключить их перемещение и обламывание.

Затем приступим к сборке механической части генератора. Детали генератора показаны ниже. Все они изготовлены из стали. Для кольца использована лента из трансформаторной стали, но можно обойтись и стальной втулкой.

Пропустим провод от катушки в отверстие основания.

Закрепив гайку на оси, стянем пакет из уголка, круглой платы основания, катушки и крестообразного магнитопровода другой гайкой. См.рисунки ниже.

Установим стальной магнитопровод в виде кольца поверх катушки и вставим 4 болта. Болты диаметром 6мм длиной 20мм.

Установим верхнюю пластину, притянув её болтами. Стягивайте болты без усилий, чтобы не повредить резьбу на пластине.

Подтягивая центральную гайку прижмём крестообразный магнитопровод к катушке таким образом, чтобы он не выступал за плоскость верхней пластины.

На этом сборку статора можно считать законченной.
Приступаем к сборке ротора. Находим в комплекте сборку ротора с подшипниками и 8 шт постоянных магнитов.

Далее, необходимо разметить места для присоединения магнитов. Для этого рисуем шаблон.

И наложив его на ротор.

маркером размечаем места крепления магнитов.

Магниты на роторе должны чередоваться по расположению полюсов. Поэтому перед их наклейкой нужно пометить одноименные полюса, например, маркером. Проще всего это сделать, собрав все магниты в столбик. В этом случае все одноименные полюса будут ориентированы в одну сторону.

Расположите магниты на роторе, чередуя полюса.

Такое расположение магнитов также позволяет снизить силы тяжения при вращении ротора. Т.е. магниты при переключении полюсов будут компенсировать своё притяжение и отталкивание.

После установки магнитов, Вы можете промазать вокруг них клеем для окончательной фиксации. Однако, магниты даже без клея, держатся неплохо.

Насадите ротор на ось и закрепите её. При насадке будьте осторожны, т.к. ротор притягивается к статору, в конце пути он может удариться, поэтому лучше иметь там небольшую прокладку, которую потом удалите.

Собственно, с механикой, закончили. Сейчас, вращая ротор рукой, Вы можете получить 3..4В переменного выходного напряжения. После выпрямителя получите 7…9В.

Соберём выпрямитель и умножитель напряжения в два раза. Его схема показана на рисунке ниже. В качестве диодов можно взять любой диод на ток 1 А и выше и напряжение не менее 50В. Конденсаторы электролитические 47.0мкФ х 50В, или любые большей ёмкости.

Если умножения не нужно, то конденсатор соединяем между плюсом и минусом выхода и убираем их от диодов.

В отсутствие паяльника, выпрямитель можно собрать так, как показано на рисунках ниже.

Подключим генератор к выпрямителю в точках АС.

А к выходу подключите мультиметр.

При быстром вращении на выходе можно получить почти 40 В без нагрузки.

В дальнейшем этот генератор можно подключить к различным турбинам.

Например, с вертикальной осью.

Либо, изготовив лопасти из тонкого алюминия, собрать вертушку с горизонтальной осью вращения.

Чертёж лопасти приведён на рисунке ниже. Все размеры даны в дюймах, 1 дюйм = 25.4мм.

Собственно, всё. Дальше Вы можете использовать данный ветряк и генератор как Вам заблагорассудится.

Альтернативная энергетика, ветрогенератор,ветряк своими руками,Самодельный генератор для ветряка,энергия ветра, ветрогенератор своими руками,сила ветра,генератор для ветряка своими руками, электрогенератор своими руками.

Источник: http://www.ecotoc.ru/alternative_energy/wind_energy/d117/

Самодельный ветрогенератор для дома и дачи: принципы работы, схемы, какой и как сделать

Россия в отношении ветроэнергетических ресурсов занимает двоякое положение. С одной стороны, благодаря огромной общей площади и обилию равнинных местностей ветра в целом много, и он большей частью ровный. С другой – наши ветры преимущественно низкопотенциальные, медленные, см. рис. С третьей, в мало обжитых местностях ветры буйные. Исходя из этого, задача завести на хозяйстве ветрогенератор вполне актуальна. Но, чтобы решить – покупать достаточно дорогое устройство, или сделать его своими руками, нужно как следует подумать, какой тип (а их очень много) для какой цели выбрать.

Ветроэнергетические ресурсы России

Основные понятия

1. КИЭВ – коэффициент использования энергии ветра. В случае применения для расчета механистической модели плоского ветра (см. далее) он равен КПД ротора ветросиловой установки (ВСУ).
2. КПД – сквозной КПД ВСУ, от набегающего ветра до клемм электрогенератора, или до количества накачанной в бак воды.
3. Минимальная рабочая скорость ветра (МРС) – скорость его, при которой ветряк начинает давать ток в нагрузку.
4. Максимально допустимая скорость ветра (МДС) – его скорость, при которой выработка энергии прекращается: автоматика или отключает генератор, или ставит ротор во флюгер, или складывает его и прячет, или ротор сам останавливается, или ВСУ просто разрушается.
5. Стартовая скорость ветра (ССВ) – при такой его скорости ротор способен провернуться без нагрузки, раскрутиться и войти в рабочий режим, после чего можно включать генератор.
6. Отрицательная стартовая скорость (ОСС) – это значит, что ВСУ (или ВЭУ – ветроэнергетическая установка, или ВЭА, ветроэнергетический агрегат) для запуска при любой скорости ветра требует обязательной раскрутки от постороннего источника энергии.
7. Стартовый (начальный) момент – способность ротора, принудительно заторможенного в потоке воздуха, создавать вращающий момент на валу.
8. Ветродвигатель (ВД) – часть ВСУ от ротора до вала генератора или насоса, или другого потребителя энергии.
9. Роторный ветрогенератор – ВСУ, в которой энергия ветра преобразуется во вращательный момент на валу отбора мощности посредством вращения ротора в потоке воздуха.
10. Диапазон рабочих скоростей ротора – разность между МДС и МРС при работе на номинальную нагрузку.
11. Тихоходный ветряк – в нем линейная скорость частей ротора в потоке существенно не превосходит скорость ветра или ниже ее. Динамический напор потока непосредственно преобразуется в тягу лопасти.
12. Быстроходный ветряк – линейная скорость лопастей существенно (до 20 и более раз) выше скорости ветра, и ротор образует свою собственную циркуляцию воздуха. Цикл преобразования энергии потока в тягу сложный.

Примечания:

1. Тихоходные ВСУ, как правило, имеют КИЭВ ниже, чем быстроходные, но имеют стартовый момент, достаточный для раскрутки генератора без отключения нагрузки и нулевую ССВ, т.е. абсолютно самозапускающиеся и применимы при самых слабых ветрах.
2. Тихоходность и быстроходность – понятия относительные. Бытовой ветряк на 300 об/мин может быть тихоходным, а мощные ВСУ типа EuroWind, из которых набирают поля ветроэлектростанций, ВЭС (см. рис.) и роторы которых делают порядка 10 об/мин – быстроходные, т.к. при таком их диаметре линейная скорость лопастей и их аэродинамика на большей части размаха – вполне «самолетные», см. далее.

Какой нужен генератор?

Электрический генератор для ветряка бытового назначения должен вырабатывать электроэнергию в широком диапазоне скоростей вращения и обладать способностью самозапуска без автоматики и внешних источников питания. В случае использования ВСУ с ОСС (ветряки с раскруткой), обладающих, как правило, высокими КИЭВ и КПД, он должен быть и обратимым, т.е. уметь работать и как двигатель. При мощностях до 5 кВт этому условию удовлетворяют электрические машины с постоянными магнитами на основе ниобия (супермагнитами); на стальных или ферритовых магнитах можно рассчитывать не более чем на 0,5-0,7 кВт.

Примечание: асинхронные генераторы переменного тока или коллекторные с ненамагниченным статором не годятся совершенно. При уменьшении силы ветра они «погаснут» задолго до того, как его скорость упадет до МРС, и потом сами не запустятся.

Отличное «сердце» ВСУ мощностью от 0,3 до 1-2 кВт получается из автогенератора переменного тока со встроенным выпрямителем; таких сейчас большинство. Во-первых, они держат выходное напряжение 11,6-14,7 В в довольно широком диапазоне скоростей без внешних электронных стабилизаторов. Во-вторых, кремниевые вентили открываются, когда напряжение на обмотке достигнет примерно 1,4 В, а до этого генератор «не видит» нагрузки. Для этого генератор нужно уже довольно прилично раскрутить.

В большинстве случаев автогенератор можно непосредственно, без зубчатой или ременной передачи, соединить с валом быстроходного ВД, подобрав обороты выбором количества лопастей, см. ниже. «Быстроходки» имеют малый или нулевой стартовый момент, но ротор и без отключения нагрузки успеет достаточно раскрутиться, прежде чем вентили откроются и генератор даст ток.

Выбор по ветру

Прежде чем решать, какой сделать ветрогенератор, определимся с местной аэрологией. В серо-зеленоватых (безветренных) областях ветровой карты хоть какой-то толк будет лишь от парусного ветродвигателя (и них далее поговорим). Если необходимо постоянное энергоснабжение, то придется добавить бустер (выпрямитель со стабилизатором напряжения), зарядное устройство, мощную аккумуляторную батарею, инвертор 12/24/36/48 В постоянки в 220/380 В 50 Гц переменного тока. Обойдется такое хозяйство никак не менее $20.000, и снять долговременную мощность более 3-4 кВт вряд ли получится. В общем, при непреклонном стремлении к альтернативной энергетике лучше поискать другой ее источник.

В желто-зеленых , слабоветренных местах, при потребности в электричестве до 2-3 кВт самому можно взяться за тихоходный вертикальный ветрогенератор. Их разработано несть числа, и есть конструкции, по КИЭВ и КПД почти не уступающие «лопастникам» промышленного изготовления.

Если же ВЭУ для дома предполагается купить, то лучше ориентироваться на ветряк с парусным ротором. Споров и них много, и в теории пока еще не все ясно, но работают. В РФ «парусники» выпускают в Таганроге на мощность 1-100 кВт.

В красных , ветреных, регионах выбор зависит от потребной мощности. В диапазоне 0,5-1,5 кВт оправданы самодельные «вертикалки»; 1,5-5 кВт – покупные «парусники». «Вертикалка» тоже может быть покупной, но обойдется дороже ВСУ горизонтальной схемы. И, наконец, если требуется ветряк мощностью 5 кВт и более, то выбирать нужно между горизонтальными покупными «лопастниками» или «парусниками».

Примечание: многие производители, особенно второго эшелона, предлагают комплекты деталей, из которых можно собрать ветрогенератор мощностью до 10 кВт самостоятельно. Обойдется такой набор на 20-50% дешевле готового с установкой. Но прежде покупки нужно внимательно изучить аэрологию предполагаемого места установки, а затем по спецификациям подобрать подходящие тип и модель.

О безопасности

Детали ветродвигателя бытового назначения в работе могут иметь линейную скорость, превосходящую 120 и даже 150 м/с, а кусочек любого твердого материала весом в 20 г, летящий со скоростью 100 м/с, при «удачном» попадании убивает здорового мужика наповал. Стальная, или из жесткого пластика, пластина толщиной 2 мм, движущаяся со скоростью 20 м/с, рассекает его же напополам.

Кроме того, большинство ветряков мощностью более 100 Вт довольно сильно шумят. Многие порождают колебания давления воздуха сверхнизкой (менее 16 Гц) частоты – инфразвуки. Инфразвуки неслышимы, но губительны для здоровья, а распространяются очень далеко.

Примечание: в конце 80-х в США был скандал – пришлось закрыть крупнейшую на тот момент в стране ВЭС. Индейцы из резервации в 200 км от поля ее ВСУ доказали в суде, что резко участившиеся у них после ввода ВЭС в эксплуатацию расстройства здоровья обусловлены ее инфразвуками.

В силу указанных выше причин установка ВСУ допускается на расстоянии не менее 5 их высот от ближайших жилых строений. Во дворах частных домовладений можно устанавливать ветряки промышленного изготовления, соответствующим образом сертифицированные. На крышах ставить ВСУ вообще нельзя – при их работе, даже у маломощных, возникают знакопеременные механические нагрузки, способные вызвать резонанс строительной конструкции и ее разрушение.

Примечание: высотой ВСУ считается наивысшая точка ометаемого диска (для лопастных роторов) или геомерической фигуры (для вертикальных ВСУ с ротором на древке). Если мачта ВСУ или ось ротора выступают вверх еще выше, высота считается по их топу – верхушке.

Ветер, аэродинамика, КИЭВ

Самодельный ветрогенератор подчиняется тем же законам природы, что и заводской, рассчитанный на компьютере. И самодельщику основы его работы нужно понимать очень хорошо – в его распоряжении чаще всего нет дорогих суперсовременных материалов и технологического оборудования. Аэродинамика же ВСУ ох как непроста…

Ветер и КИЭВ

Для расчета серийных заводских ВСУ используется т. наз. плоская механистическая модель ветра. В ее основе следующие предположения:

• Скорость и направление ветра постоянны в пределах эффективной поверхности ротора.
• Воздух – сплошная среда.
• Эффективная поверхность ротора равна ометаемой площади.
• Энергия воздушного потока – чисто кинетическая.

При таких условиях максимальную энергию единицы объема воздуха вычисляют по школьной формуле, полагая плотность воздуха при нормальных условиях 1,29 кг*куб. м. При скорости ветра 10 м/с один куб воздуха несет в себе 65 Дж, и с одного квадрата эффективной поверхности ротора можно, при 100% КПД всей ВСУ, снять 650 Вт. Это весьма упрощенный подход – все знают, что ветер идеально ровным не бывает. Но на это приходится идти, чтобы обеспечить повторяемость изделий – обычное в технике дело.

Плоскую модель игнорировать не следует, она дает четкий минимум доступной энергии ветра. Но воздух, во-первых, сжимаем, во-вторых, очень текуч (динамическая вязкость всего 17,2 мкПа*с). Это значит, поток может обтекать ометаемую площадь, уменьшая эффективную поверхность и КИЭВ, что чаще всего и наблюдается. Но в принципе возможна и обратная ситуация: ветер стекается к ротору и площадь эффективной поверхности тогда окажется больше ометаемой, а КИЭВ – больше 1 относительно его же для плоского ветра.

Приведем два примера. Первый – прогулочная, довольно тяжеловесная, яхта может идти не только против ветра, но и быстрее его. Ветер имеется в виду внешний; вымпельный ветер все равно должен быть быстрее, иначе как он судно потянет?

Второй – классика авиационной истории. На испытаниях МИГ-19 оказалось, что перехватчик, который был на тонну тяжелее фронтового истребителя, по скорости разгоняется быстрее. С теми же движками в том же планере.

Теоретики не знали, что и думать, и всерьез засомневались в законе сохранения энергии. В конце концов оказалось – дело в выступающем из воздухозаборника конусе обтекателя РЛС. От его носка к обечайке возникало уплотнение воздуха, как бы сгребавшее его со сторон к компрессорам двигателей. С тех пор ударные волны прочно вошли в теорию как полезные, и фантастические летные данные современных самолетов в немалой степени обусловлены их умелым использованием.

Аэродинамика

Развитие аэродинамики принято делить на две эпохи – до Н. Г. Жуковского и после. Его доклад «О присоединенных вихрях» от 15 ноября 1905 г. стал началом новой эры в авиации.

До Жуковского летали на поставленных плашмя парусах: полагалось, что частицы набегающего потока отдают весь свой импульс передней кромке крыла. Это позволяло сразу избавиться от векторной величины – момента количества движения – порождавшей зубодробительную и чаще всего неаналитическую математику, перейти к куда более удобным скалярным чисто энергетическим соотношениям, и получить в итоге расчетное поле давления на несущую плоскость, более-менее похожее на настоящее.

Такой механистический подход позволил создать аппараты, способные худо-бедно подняться в воздух и совершить перелет из одного места в другое, не обязательно грохнувшись на землю где-то по пути. Но стремление увеличить скорость, грузоподъемность и другие летные качества все больше выявляло несовершенство первоначальной аэродинамической теории.

Идея Жуковского была такова: вдоль верхней и нижней поверхностей крыла воздух проходит разный путь. Из условия непрерывности среды (пузыри вакуума сами по себе в воздухе не образуются) следует, что скорости верхнего и нижнего потоков, сходящих с задней кромки, должны отличаться. Вследствие пусть малой, но конечной вязкости воздуха там из-за разности скоростей должен образоваться вихрь.

Вихрь вращается, а закон сохранения количества движения, столь же непреложный, как и закон сохранения энергии, справедлив и для векторных величин, т.е. должен учитывать и направление движения. Поэтому тут же, на задней кромке, должен сформироваться противоположно вращающийся вихрь с таким же вращательным моментом. За счет чего? За счет энергии, вырабатываемой двигателем.

Для практики авиации это означало революцию: выбрав соответствующий профиль крыла, можно было присоединенный вихрь пустить вокруг крыла в виде циркуляции Г, увеличивающей его подъемную силу. Т.е., затратив часть, а для больших скоростей и нагрузок на крыло – большую часть, мощности мотора, можно создать вокруг аппарата воздушный поток, позволяющий добиться лучших летных качеств.

Это делало авиацию авиацией, а не частью воздухоплавания: теперь летательный аппарат мог сам создавать себе нужную для полета среду и не быть более игрушкой воздушных потоков. Нужен только двигатель помощнее, и еще и еще мощнее…

Снова КИЭВ

Но у ветряка мотора нет. Он, наоборот, должен отбирать энергию у ветра и давать ее потребителям. И здесь выходит – ноги вытащил, хвост увяз. Пустили слишком мало энергии ветра на собственную циркуляцию ротора – она будет слабой, тяга лопастей – малой, а КИЭВ и мощность – низкими. Отдадим на циркуляцию много – ротор при слабом ветре будет на холостом ходу крутиться как бешеный, но потребителям опять достается мало: чуть дали нагрузку, ротор затормозился, ветер сдул циркуляцию, и ротор стал.

Закон сохранения энергии «золотую середину» дает как раз посерединке: 50% энергии даем в нагрузку, а на остальные 50% подкручиваем поток до оптимума. Практика подтверждает предположения: если КПД хорошего тянущего пропеллера составляет 75-80%, то КИЭВ так же тщательно рассчитанного и продутого в аэродинамической трубе лопастного ротора доходит до 38-40%, т.е. до половины от того, чего можно добиться при избытке энергии.

Современность

Ныне аэродинамика, вооруженная современной математикой и компьютерами, все более уходит от неизбежно что-то да упрощающих моделей к точному описанию поведения реального тела в реальном потоке. И тут, кроме генеральной линии – мощность, мощность, и еще раз мощность! – обнаруживаются пути побочные, но многообещающие как раз при ограниченном количестве поступающей в систему энергии.

Известный авиатор-альтернативщик Пол Маккриди еще в 80-х создал самолет, с двумя моторчиками от бензопилы мощностью в 16 л.с. показавший 360 км/ч. Причем шасси его было трехопорным неубирающимся, а колеса – без обтекателей. Ни один из аппаратов Маккриди не вышел на линию и не встал на боевое дежурство, но два – один с поршневыми моторами и пропеллерами, а другой реактивный – впервые в истории облетели вокруг земного шара без посадки на одной заправке.

Парусная яхта на подводных крыльях

Парусов, породивших изначальное крыло, развитие теории тоже коснулось весьма существенно. «Живая» аэродинамика позволила яхтам при ветре в 8 узл. встать на подводные крылья (см. рис.); чтобы разогнать такую громадину до нужной скорости гребным винтом, требуется двигатель не менее 100 л.с. Гоночные катамараны при таком же ветре ходят со скоростью около 30 узл. (55 км/ч).

Есть и находки совершенно нетривиальные. Любители самого редкого и экстемального спорта – бейсджампинга – надев апециальный костюм-крыло, вингсьют, летают без мотора, маневрируя, на скорости более 200 км/ч (рис. справа), а затем плавно приземляются в заранее выбранном месте. В какой сказке люди летают сами по себе?

Бейсджампер в видгсьюте

Разрешились и многие загадки природы; в частности – полет жука. По классической аэродинамике, он летать не способен. Точно так же, как и родоначальник «стелсов» F-117 с его крылом ромбовидного профиля тоже не способен подняться в воздух. А МИГ-29 и Су-27, которые некоторое время могут лететь хвостом вперед, и вовсе ни в какие представления не укладываются.

И почему тогда, занимаясь ветродвигателями, не забавой и не орудием уничтожения себе подобных, а источником жизненно важного ресурса, нужно плясать непременно от теории слабых потоков с ее моделью плоского ветра? Неужели не найдется возможности продвинуться дальше?

Чего ожидать от классики?

Однако от классики отказываться ни в коем случае не следует. Она дает основу, не оперевшись на которую нельзя подняться выше. Точно так же, как теория множеств не отменяет таблицу умножения, а от квантовой хромодинамики яблоки с деревьев вверх не улетят.

Итак, на что можно рассчитывать при классическом подходе? Посмотрим на рисунок. Слева – типы роторов; они изображены условно. 1 – вертикальный карусельный, 2 – вертикальный ортогональный (ветряная турбина); 2-5 – лопастные роторы с разным количеством лопастей с оптимизированными профилями.

Сравнение эффективности ВСУ разных типов

Справа по горизонтальной оси отложена относительная скорость ротора, т.е., отношение линейной скорости лопасти к скорости ветра. По вертикальной вверх – КИЭВ. А вниз – опять же относительный крутящий момент. Единичным (100%) крутящим моментом считается такой, который создает насильно заторможенный в потоке ротор со 100% КИЭВ, т.е. когда вся энергия потока преобразуется во вращающее усилие.

Такой подход позволяет делать далеко идущие выводы. Скажем, количество лопастей нужно выбирать не только и не столько по желательной скорости вращения: 3- и 4-лопастники сразу много теряют по КИЭВ и вращательному моменту по сравнению с хорошо работающими примерно в том же диапазоне скорстей 2- и 6-лопастниками. А внешне похожие карусель и ортогонал обладают принципиально разными свойствами.

В целом же предпочтение следует отдавать лопастным роторам, кроме случаев, когда требуются предельная дешевизна, простота, необслуживаемый самозапуск без автоматики и невозможен подъем на мачту.

Примечание: о парусных роторах поговорим особо – они, похоже, в классику не укладываются.

Вертикалки

ВСУ с вертикальной осью вращения имеют неоспоримое для быта преимущество: их узлы, требующие обслуживания, сосредоточены внизу и не нужен подъем наверх. Там остается, и то не всегда, упорно-опорный самоустанавливающийся подшипник, но он прочен и долговечен. Поэтому, проектируя простой ветрогенератор, отбор вариантов нужно начинать с вертикалок. Основные их типы представлены на рис.

На первой позиции – самый простейший, чаще всего называемый ротором Савониуса. На самом деле его изобрели в 1924 г. в СССР Я. А. и А. А. Воронины, а финский промышленник Сигурд Савониус бессовестно присвоил себе изобретение, проигнорировав советское авторское свидетельство, и начал серийный выпуск. Но внедрение в судьбе изобретения значит очень много, поэтому мы, чтобы не ворошить прошлое и не тревожить прах усопших, назовем этот ветряк ротором Ворониных-Савониуса, или для краткости, ВС.

ВС для самодельщика всем хорош, кроме «паровозного» КИЭВ в 10-18%. Однако в СССР над ним работали много, и наработки есть. Ниже мы рассмотрим усовершенствованную конструкцию, не намного более сложную, но по КИЭВ дающую фору лопастникам.

Примечание: двухлопастный ВС не крутится, а дергается рывками; 4-лопастный лишь немного плавнее, но много теряет в КИЭВ. Для улучшения 4-«корытные» чаще всего разносят на два этажа – пара лопастей внизу, а другая пара, повернутая на 90 градусов по горизонтали, над ними. КИЭВ сохраняется, и боковые нагрузки на механику слабеют, но изгибные несколько возрастают, и при ветре более 25 м/с у такой ВСУ на древке, т.е. без растянутого вантами подшипника над ротором, «срывает башню».

Следующий – ротор Дарье; КИЭВ – до 20%. Он еще проще: лопасти – из простой упругой ленты безо всякого профиля. Теория ротора Дарье еще недостаточно разработана. Ясно только, что начинает он раскручиваться за счет разности аэродинамического сопротивления горба и кармана ленты, а затем становится вроде как быстроходным, образуя собственную циркуляцию.

Вращательный момент мал, а в стартовых положениях ротора параллельно и перпендикулярно ветру вообще отсутствует, поэтому самораскрутка возможна только при нечетном количестве лопастей (крыльев?) В любом случае на время раскрутки нагрузку от генератора нужно отключать.

Есть у ротора Дарье еще два нехороших качества. Во-первых, при вращении вектор тяги лопасти описывает полный оборот относительно ее аэродинамического фокуса, и не плавно, а рывками. Поэтому ротор Дарье быстро разбивает свою механику даже при ровном ветре.

Во-вторых, Дарье не то что шумит, а вопит и визжит, вплоть до того, что лента рвется. Происходит это вследствие ее вибрации. И чем больше лопастей, тем сильнее рев. Так что Дарье если и делают, то двухлопастными, из дорогих высокопрочных звукопоглощающих материалов (карбона, майлара), а для раскрутки посередине мачты-древка приспосабливают небольшой ВС.

На поз. 3 – ортогональный вертикальный ротор с профилированными лопастями. Ортогональный потому, что крылья торчат вертикально. Переход от ВС к ортогоналу иллюстрирует рис. слева.

Карусельный и ортогональный роторы

Угол установки лопастей относительно касательной к окружности, касающейся аэродинамических фокусов крыльев, может быть как положительным (на рис.), так и отрицательным, сообразно силе ветра. Иногда лопасти делают поворотными и ставят на них флюгерки, автоматически держащие «альфу», но такие конструкции часто ломаются.

Центральное тело (голубое на рис.) позволяет довести КИЭВ почти до 50% В трехлопастном ортогонале оно должно в разрезе иметь форму треугольника со слегка выпуклыми сторонами и скругленными углами, а при большем количестве лопастей достаточно простого цилиндра. Но теория для ортогонала оптимальное количество лопастей дает однозначно: их должно быть ровно 3.

Ортогонал относится к быстроходным ветрякам с ОСС, т.е. обязательно требует раскрутки при вводе в эксплуатацию и после штиля. По ортогональной схеме выпускаются серийные необслуживаемые ВСУ мощностью до 20 кВт.

Геликоидный ротор, или ротор Горлова (поз. 4) – разновидность ортогонала, обеспечивающая равномерное вращение; ортогонал с прямыми крыльями «рвет» лишь немного слабее двухлопастного ВС. Изгиб лопастей по геликоиде позволяет избежать потерь КИЭВ из-за их кривизны. Хотя часть потока кривая лопасть и отбрасывает, не используя, но зато и загребает часть в зону наибольшей линейной скорости, компенсируя потери. Геликоиды используют реже прочих ветряков, т.к. они вследствие сложности изготовления оказываются дороже равных по качеству собратьев.

Бочка-загребушка

На 5 поз. – ротор типа ВС, окруженный направляющим аппаратом; его схема представлена на рис. справа. В промышленном исполнении встречается редко, т.к. дорогостоящий отвод земли не компенсирует прироста мощности, а материалоемкость и сложность производства велики. Но самодельщик, боящийся работы – уже не мастер, а потребитель, и, если нужно не более 0,5-1,5 кВт, то для него «бочка-загребушка» лакомый кусок:

Вертикальный ротор с направляющим аппаратом

• Ротор такого типа абсолютно безопасен, бесшумен, не создает вибраций и может быть установлен где угодно, хоть на детской площадке.
• Согнуть «корыта» из оцинковки и сварить каркас из труб – работа ерундовая.
• Вращение – абсолютно равномерное, детали механики можно взять самые дешевые или из хлама.
• Не боится ураганов – слишком сильный ветер не может протолкнуться в «бочку»; вокруг нее возникает обтекаемый вихревой кокон (мы с этим эффектом еще столкнемся).
• А самое главное – поскольку поверхность «загребушки» в несколько раз больше таковой ротора внутри, КИЭВ может быть и сверхединичным, а вращательным момент уже при 3 м/с у «бочки» трехметрового диаметра такой, что генератору на 1 кВт с предельной нагрузкой, как говорится, лучше и не дергаться.

Видео: ветрогенератор Ленца

ВСУ Бирюкова

В 60-х в СССР Е. С. Бирюков запатентовал карусельную ВСУ с КИЭВ 46%. Немного позже В. Блинов добился от конструкции на том же принципе КИЭВ 58%, но данных о ее испытаниях нет. А натурные испытания ВСУ Бирюкова были проведены сотрудниками журнала «Изобретатель и рационализатор». Двухэтажный ротор диаметром 0,75 м и высотой 2 м при свежем ветре раскручивал на полную мощность асинхронный генератор 1,2 кВт и выдерживал без поломки 30 м/с. Чертежи ВСУ Бирюкова приведены на рис.

1. ротор из кровельной оцинковки;
2. самоустанавливающийся двухрядный шариковый подшипник;
3. ванты – 5 мм стальной трос;
4. ось-древко – стальная труба с толщиной стенок 1,5-2,5 мм;
5. рычаги аэродинамического регулятора оборотов;
6. лопасти регулятора оборотов – 3-4 мм фанера или листовой пластик;
7. тяги регулятора оборотов;
8. груз регулятора оборотов, его вес определяет частоту вращения;
9. ведущий шкив – велосипедное колесо без шины с камерой;
10. подпятник – упорно-опорный подшипник;
11. ведомый шкив – штатный шкив генератора;
12. генератор.

Бирюков на свою ВСУ получил сразу несколько авторских свидетельств. Во-первых, обратите внимание на разрез ротора. При разгоне он работает подобно ВС, создавая большой стартовый момент. По мере раскрутки во внешних карманах лопастей создается вихревая подушка. С точки зрения ветра, лопасти становятся профилированными, и ротор превращается в быстроходный ортогонал, причем виртуальный профиль меняется соответственно силе ветра.

Во-вторых, профилированный канал между лопастями в рабочем диапазоне скоростей работает как центральное тело. Если же ветер усиливается, то в нем также создается вихревая подушка, выходящая за пределы ротора. Возникает такой же вихревой кокон, как вокруг ВСУ с направляющим аппаратом. Энергия на его создание берется от ветра, и тому на поломку ветряка ее уже не хватает.

В-третьих, регулятор оборотов предназначен прежде всего для турбины. Он держит ее обороты оптимальными с точки зрения КИЭВ. А оптимум частоты вращения генератора обеспечивается выбором передаточного отношения механики.

Примечание: после публикаций в ИР за 1965 г. ВСУ Бирюкова канула в небытие. Ответа от инстанций автор так и не дождался. Судьба многих советских изобретений. Говорят, какой-то японец стал миллиардером, регулярно читая советские популярно-технические журналы и патентуя у себя все, заслуживающее внимания.

Лопастники

Как у сказано, по классике горизонтальный ветрогенератор с лопастным ротором – наилучший. Но, во-первых, ему нужен стабильный хотя бы средней силы ветер. Во-вторых, конструкция для самодельщика таит в себе немало подводных камней, из-за чего нередко плод долгих упорных трудов в лучшем случае освещает туалет, прихожую или крыльцо, а то и оказывается способен только раскрутить самого себя.

По схемам на рис. рассмотрим подробнее; позиции:

• Фиг. А:

1. лопасти ротора;
2. генератор;
3. станина генератора;
4. защитный флюгер (ураганная лопата);
5. токосъемник;
6. шасси;
7. поворотный узел;
8. рабочий флюгер;
9. мачта;
10. хомут под ванты.

• Фиг. Б, вид сверху:

1. защитный флюгер;
2. рабочий флюгер;
3. регулятор натяжения пружины защитного флюгера.

• Фиг. Г, токосъемник:

1. коллектор с медными неразрезными кольцевыми шинами;
2. подпружиненные меднографитовые щетки.

Примечание: ураганная защита для горизонтального лопастника диаметром более 1 м совершенно необходима, т.к. создать вокруг себя вихревой кокон он не способен. При меньших размерах можно добиться выносливости ротора до 30 м/с с лопастями из пропилена.

Итак, где нас ждут «спотыки»?

Профилировка и крутка лопасти ВСУ

Рассчитывать добиться мощности на валу генератора более 150-200 Вт на лопастях любого размаха, вырезанных из толстостенной пластиковой трубы, как часто советуют – надежды беспросветного дилетанта. Лопасть из трубы (если только она не настолько толстая, что используется просто как заготовка) будет иметь сегментный профиль, т.е. его верхняя, или обе поверхности будут дугами окружности.

Сегментные профили пригодны для несжимаемой среды, скажем, для подводных крыльев или лопастей гребного винта. Для газов же нужна лопасть переменного профиля и шага, для примера см. рис.; размах – 2 м. Это будет сложное и трудоемкое изделие, требующее кропотливого расчета во всеоружии теории, продувок в трубе и натурных испытаний.

При насадке ротора прямо на его вал штатный подшипник скоро разобьется – одинаковой нагрузки на все лопасти в ветряках не бывает. Нужен промежуточный вал со специальным опорным подшипником и механическая передача от него на генератор. Для больших ветряков опорный подшипник берут самоустанавливающийся двухрядный; в лучших моделях – трехъярусный, Фиг. Д на рис. выше. Такой позволяет валу ротора не только слегка изгибаться, но и немного смещаться из стороны в сторону или вверх-вниз.

Примечание: на разработку опорного подшипника для ВСУ типа EuroWind ушло около 30 лет.

Аварийный флюгер

Принцип его работы показывает Фиг. В. Ветер, усиливаясь, давит на лопату, пружина растягивается, ротор перекашивается, обороты его падают и в конце концов он становится параллельно потоку. Вроде бы все хорошо, но – гладко было на бумаге…

Попробуйте в ветреный день удержать за ручку параллельно ветру крышку от выварки или большой кастрюли. Только осторожно – вертлявая железяка может садануть по физиономbии так, что расквасит нос, рассечет губу, а то и выбьет глаз.

Плоский ветер бывает только в теоретических выкладках и, с достаточной для практики точностью, в аэродинамических трубах. Реально же ураган ветряки с ураганной лопатой корежит больше, чем вовсе беззащитные. Лучше все-таки менять исковерканные лопасти, чем делать заново все. В промышленных установках – другое дело. Там шаг лопастей, по каждой в отдельности, отслеживает и регулирует автоматика под управлением бортового компьютера. И делаются они из сверхпрочных композитов, а не из водопроводных труб.

Токосъемник

Это – регулярно обслуживаемый узел. Любой энергетик знает, что коллектор со щетками нужно чистить, смазывать, регулировать. А мачта – из водопроводной трубы. Не залезешь, раз в месяц-два придется весь ветряк валить на землю и потом опять поднимать. Сколько он протянет от такой «профилактики»?

Видео: лопастной ветрогенератор + солнечная панель для электроснабжения дачи

Мини и микро

Но с уменьшением размеров лопастника трудности падают по квадрату диаметра колеса. Изготовление горизонтальной лопастной ВСУ своими силами на мощность до 100 Вт уже возможно. Оптимальным будет 6-лопастный. При большем количестве лопастей диаметр ротора, рассчитанного на ту же мощность, будет меньше, но их окажется трудно прочно закрепить на ступице. Роторы о менее чем 6 лопастях можно не иметь в виду: 2-лопастнику на 100 Вт нужен ротор диаметром 6,34 м, а 4-лопастнику той же мощности – 4,5 м. Для 6-лопастного зависимость мощность – диаметр выражается следующим образом:

• 10 Вт – 1,16 м.
• 20 Вт – 1,64 м.
• 30 Вт – 2 м.
• 40 Вт – 2,32 м.
• 50 Вт – 2,6 м.
• 60 Вт – 2,84 м.
• 70 Вт – 3,08 м.
• 80 Вт – 3,28 м.
• 90 Вт – 3,48 м.
• 100 Вт – 3,68 м.
• 300 Вт – 6,34 м.

Оптимальным будет рассчитывать на мощность 10-20 Вт. Во-первых, лопасть из пластика размахом более 0,8 м без дополнительных мер защиты не выдержит ветер более 20 м/с. Во-вторых, при размахе лопасти до тех же 0,8 м линейная скорость ее концов не превысит скорость ветра более чем втрое, и требования к профилировке с круткой снижаются на порядки; здесь уже вполне удовлетворительно будет работать «корытце» с сегментным профилем из трубы, поз. Б на рис. А 10-20 Вт обеспечат питание планшетки, подзарядку смартфона или засветят лампочку-экономку.

Мини- и микроветрогенераторы

Далее, выбираем генератор. Отлично подойдет китайский моторчик – ступица колеса для электровелосипедов, поз. 1 на рис. Его мощность как мотора – 200-300 Вт, но в режиме генератора он даст примерно до 100 Вт. Но подойдет ли он нам по оборотам?

Показатель быстроходности z для 6 лопастей равен 3. Формула для расчета скорости вращения под нагрузкой – N = v/l*z*60, где N – частота вращения, 1/мин, v – скорость ветра, а l – длина окружности ротора. При размахе лопасти 0,8 м и ветре 5 м/с получаем 72 об/мин; при 20 м/с – 288 об/мин. Примерно с такой же скоростью вращается и велосипедное колесо, так что свои 10-20 Вт от генератора, способного дать 100, мы уж снимем. Можно ротор сажать прямо на его вал.

Но тут возникает следующая проблема: мы, потратив немало труда и денег, хотя бы на моторчик, получили… игрушку! Что такое 10-20, ну, 50 Вт? А лопастный ветряк, способный запитать хотя бы телевизор, дома не сделаешь. Нельзя ли купить готовый мини-ветрогенератор, и не обойдется ли он дешевле? Еще как можно, и еще как дешевле, см. поз. 4 и 5. Кроме того, он будет еще и мобильным. Поставил на пенек – и пользуйся.

Второй вариант – если где-то валяется шаговый двигатель от старого 5- или 8-дюймового дисковода, или от привода бумаги или каретки негодного струйного или матричного принтера. Он может работать как генератор, и приделать к нему карусельный ротор из консервных банок (поз. 6) проще, чем собирать конструкцию наподобие показанной на поз. 3.

В целом по «лопастникам» вывод однозначен: самодельные – скорее для того, чтобы помастерить всласть, но не для реальной долговременной энергоотдачи.

Видео: простейший ветрогенератор для освещения дачи

Парусный ветрогенератор известен давно, но мягкие полотнища его лопастей (см. рис.) начали делать с появлением высокопрочных износостойких синтетических тканей и пленок. Многолопастные ветряки с жесткими парусами широко разошлись по миру как привод маломощных автоматических водокачек, но их техданные ниже даже чем у каруселей.

Однако мягкий парус как крыло ветряка, похоже, оказался не так-то прост. Дело не в ветроустойчивости (производители не ограничивают максимально допустимую скорость ветра): яхсменам-парусникам и так известно, что ветру разорвать полотнище бермудского паруса практически невозможно. Скорее шкот вырвет, или мачту сломает, или вся посудина сделает «поворот оверкиль». Дело в энергетике.

К сожалению, точных данных испытаний не удается найти. По отзывам пользователей удалось составить «синтетические» зависимости для установки ВЭУ-4.380/220.50 таганрогского производства с диаметром ветроколеса 5 м, массой ветроголовки 160 кг и частотой вращения до 40 1/мин; они представлены на рис.

Разумеется, ручательств за 100% достоверность быть не может, но и так видно, что плоско-механистической моделью тут и не пахнет. Никак не может 5-метровое колесо на плоском ветре в 3 м/с дать около 1 кВт, при 7 м/с выйти на плато по мощности и далее держать ее до жестокого шторма. Производители, кстати, заявляют, что номинальные 4 кВт можно получить и при 3 м/с, но при установке их силами по результатам исследований местной аэрологии.

Количественной теории также не обнаруживается; пояснения разработчиков маловразумительны. Однако, поскольку таганрогские ВЭУ народ покупает, и они работают, остается предположить, что заявленные коническая циркуляция и пропульсивный эффект – не фикция. Во всяком случае, возможны.

Тогда, выходит, ПЕРЕД ротором, по закону сохранения импульса, должен возникнуть тоже конический вихрь, но расширяющийся и медленный. И такая воронка будет сгонять ветер к ротору, его эффективная поверхность получится больше ометаемой, а КИЭВ – сверхединичным.

Пролить свет на этот вопрос могли бы натурные измерения поля давления перед ротором, хотя бы бытовым анероидом. Если оно окажется выше, чем с боков в стороне, то, действительно, парусные ВСУ работают, как жук летает.

Самодельный генератор

Из сказанного выше ясно, что самодельщикам лучше браться или за вертикалки, или за парусники. Но те и другие очень медленные, а передача на быстроходный генератор – лишняя работа, лишние затраты и потери. Можно ли сделать эффективный тихоходный электрогенератор самому?

Да, можно, на магнитах из ниобиевого сплава, т. наз. супермагнитах. Процесс изготовления основных деталей показан на рис. Катушки – каждая из 55 витков медного 1 мм провода в термостойкой высокопрочной эмалевой изоляции, ПЭММ, ПЭТВ и т.п. Высота обмоток – 9 мм.

Детали самодельного генератора на супермагнитах

Обратите внимание на пазы под шпонки в половинах ротора. Они должны быть расположены так, чтобы магниты (они приклеиваются к магнитопроводу эпоксидкой или акрилом) после сборки сошлись разноименными полюсами. «Блины» (магнитопроводы) должны быть изготовлены из магнитомягкого ферромагнетика; подойдет обычная конструкционная сталь. Толщина «блинов» — не менее 6 мм.

Вообще-то лучше купить магниты с осевым отверстием и притянуть их винтами; супермагниты притягиваются со страшной силой. По этой же причине на вал между «блинами» надевается цилиндрическая проставка высотой 12 мм.

Обмотки, составляющие секции статора, соединяются по схемам, также приведенным на рис. Спаянные концы не должны быть натянуты, но должны образовывать петли, иначе эпоксидка, которой будет залит статор, застывая, может порвать провода.

Заливают статор в изложнице до толщины 10 мм. Центрировать и балансировать не нужно, статор не вращается. Зазор между ротором и статором – по 1 мм с каждой стороны. Статор в корпусе генератора нужно надежно зафиксировать не только от смещения по оси, но и от проворачивания; сильное магнитное поле при токе в нагрузке будет тянуть его за собой.

Видео: генератор для ветряка своими руками

И что же мы имеем напоследок? Интерес к «лопастникам» объясняется скорее их эффектным внешним видом, чем действительными эксплуатационными качествами в самодельном исполнении и на малых мощностях. Самодельная карусельная ВСУ даст «дежурную» мощность для зарядки автоаккумулятора или энергоснабжения небольшого дома.

А вот с парусными ВСУ стоит поэкспериментировать мастерам с творческой жилкой, особенно в мини-исполнении, с колесом 1-2 м диаметром. Если предположения разработчиков верны, то с такого можно будет снять, посредством описанного выше китайского движка-генератора, все его 200-300 Вт.

Сделать же каркас (рангоут) для парусного ротора несложно. Кроме того, парусные ВСУ безопасны, а звуков от них, инфра- и слышимых, не обнаруживается. И высоко понимать ротор не нужно, достаточно одного диаметра колеса.

Видео: технология производства ветрогенераторов

Источник: http://vopros-remont.ru/elektrika/samodelnyj-vetryak/

Cамодельный генератор для ветряка

Идея построить генератор (а позже ветряк) пришла в голову незадолго до появления загородного участка. Сначала просто как хобби, потом пилил научную работу. Больше всего мне помог в этом вопросе сайт Игоря Белецкого. Сделал примерный чертеж, и тут встал вопрос о покупке материалов. Станка с ЧПУ для детальной обработки у меня как не было, так и сейчас нет, следовательно конструкцию нужно было упрощать. К сожалению фотографий самого процесса изготовления у меня мало, поэтому попробую рассказать с чем я на данный момент столкнулся
Сам генератор состоит из ротора, статора и корпуса. В моем случае ротор — это два алюминиевых диска (важно чтобы материал был парамагнетиком), изготовленные на токарном станке, с прорезями под неодимовые магниты, закрепленные на эпоксидке. Полюса магнитов на диске чередуются.

Диски крепятся на оси, разноименными полюсами магнитов друг к другу, на расстоянии, чтоб между ними можно было закрепить статор. Роль ротора — создание магнитного поля постоянными магнитами.
Перейдем к устройству статора. Статор состоит из катушек обмоточной проволоки, с помощью которых будет сниматься индуцированный заряд. Проволоку лучше наматывать на металлический (тут нужно использовать ферромагнетик, например железо) сердечник для повышения индукции магнитного поля, соответственно для повышения передаваемой мощности. Так как генератор трехфазный (в одном диапазоне мощностей три фазы обычно на 150% более эффективны одной. В однофазных системах мощность падает до нуля 3 раза за каждый оборот генератора, в 3-х-фазных – падение мощности до нуля в течение оборота не происходит), нужно сделать одинаковое количество катушек на каждую фазу.
Есть два способа соединения фаз: «звезда» и «треугольник». От этого зависит выходное напряжение и ток. Вот схематическое изображение от Игоря Белецкого:

Итак, осталось только собрать все воедино. Вместо дюралевых пластин для корпуса я предпочел ДВП (фанера, будь она березовой/ламинированной/хвойной — крошится и трескается, неудобно). В боковых сторонах просверлил отверстия под подшипники (на фото только видимость работы, нужны были фотки для научно-практической конференции).

Далее сборка статора

И завершающий этап. Регулировка расстояния между корпусом/ротором/статором/ротором/корпусом, пайка диодного моста и замеры напряжения.

Часть первая, продолжение следует)

• Лучшие сверху
• Первые сверху
• Актуальные сверху

46 комментариев

Все выкладывают как делать, а кто нибудь выкладывал его применение после сборки? Не просто замеры напряжения, а реальное применение. Или их ради замеров собирают?

Мало информации. Какая выходная мощность, вольты, амперы? Что он питает? Работает через редуктор или напрямую? Какая высота мачты? Какое обслуживание проводилось? Сложности установки. Вроде по форме ветряк из тихоходных, какая в вашей местности среднегодовая скорость ветра? У нас вот она 2.5 м/с, а ветряки считаются эффективными выше 3 м/с.

если этот вопрос мне: 1) мощность самой турбины и и конструкция ее выбиралась именно для эффективной работы при слабом ветре. расчетная ветровая мощность 800 ватт при 7 мс. при 5 м\с выходное напряжение хх 14 вольт. икз моментальный 30а. 2)Он заяжает автомобильные аккумуляторы. сейчас 3 шт. 3) работает на прямую. 4)высота мачты 3м по нижней комке лопастей. 5) после первой зимы пришлось регулировать зазор (видимо разбухла эпоксидка. ветряк был установлен 01,09,2013 можно посмотретьпо экзифу боковой фотке и работает по сей день. Место установки Серебяно Пудский район Мо.Розу ветров можешь посмотреть в инете )да и стоит на середине бугра,с 3х сторон окруженного лесом 6)Сложности установки — хорошо заглубить мачту, хорошие опоры для растяжек, ну и поднять всю эту хрень. весит много.. 7) да, как и писал выше ветряк из тихоходных при 3 м/с выходное напряжение около 6 вольт. что достаточно для специального инвертора. могу добавить что пи 3 м/с могут работать ветряки только такого типа. для пропеллера надо минимум 5м/с.

Теперь в комплексе по установке. такая низкая установка обусловлена тем что изначально это был испытательный вариант и работа его в этом месте не планировалась, есть другой участок для которого он делался. Расчетную мощность самого генеатора тоже сказать не могу т.к. цена необходимых для него магнитов переваливала за 40 тр(50Х10. было разобрано очень много жестких дисков из которых были взяты магниты разломаны пополам и из них были собраны необходимые секции. В случае успеха планировалось их заменить на покупные но результат превзошел все ожидания. поэтому оставлено пока так. По мощности генератор превысил мощность ветродвигателя как минимум в 2 раза. При кз генератора он почти останавливается даже при очень сильном ветре. вот как то так.

Спасибо за развернутый ответ. Теперь я понимаю что мне светят только солнечные батареи. Ветер у нас слабоват.

Покамест он лежит в шкафу, а питает только надежды на солнечные выходные, когда я смог бы продолжить работу непосредственно над постройкой ветряка. Редуктор лежит рядом с ним. Высота мачты 6 метров, ибо 7 м максимальная длина бруса по гос стандарту, -метр на углубление в землю. У меня не стоит в планах создание промышленной ветроустановки, лишь автономное ночное освещение участка и полив. Карта средней скорости ветра говорит что в моем регионе ветра выше 3 м/с ждать не стоит.

еще раз замечу. Алюминиевые диски для магнитов меняй на стальные. катушки БЕЗ наполнителя если хочешь чтоб пи слабом ветре работало .

Тогда разве есть надежда на нормальную работу ветроустановки при такой скорости ветра? Или это хитрыми лопастями решается?

Источник: http://pikabu.ru/story/trekhfaznyiy_generator_metodom_prob_i_oshibok_samodelnyiy_vetryak_na_dachu_i_kak_yeto_vse_delayu_ya_4141852

Ульяновск — город новостей (ulgrad.ru)

Без Сколково: селянин собрал ультрасовременный ветряк из металлолома

Житель небольшого поселка Подгорный собрал ветрогенератор из металлолома на основе самых передовых технологий. Про инновации и импортозамещение автор ветряка не рассуждает — его он просто использует для отопления дома.

Высокая мачта ветрогенератора отлично заметна с дороги — благо, установлен ветряк прямо на огороде ухоженной сельской усадьбы, а размер его лопастей таков, что в ветряную погоду не обратить внимание на них весьма трудно.

Впрочем, особого интереса проезжающие к конструкции не проявляют. Многие жители соседних сел и вовсе считают, что ветряк используется для подъема воды из колодца. Но это явно не так — величина кожуха на валу сразу дает понять, что под ним скрывается серьезных размеров электрогенератор.

Мимо проехать мы, конечно же, не смогли. У открытой калитки нас встретил сам автор ветрогенератора — Николай. «Зачем построил? Просто захотелось, взял и построил» – начинает рассказывать наш собеседник.

Начал Николай с выбора места расположения ветрогенератора. Подгорный расположен в низине, поэтому сделать это оказалось не так просто — пришлось соорудить несколько небольших горизонтальных ветрогенераторов для измерения силы ветра и разместить их в разных частях участка. После выбора наилучшего места Николай приступил к изготовлению генератора.

Тут надо отметить, что ветрогенераторы в селах — это давно не диковинка. В последние лет десять их появилось достаточно много. Заводские китайские генераторы ставят себе состоятельные дачники в качестве игрушки, а самодельные – селяне – там, где есть проблемы с электроснабжением. Другое дело, что практически все подобные самодельные ветряки изготавливаются по достаточно простой схеме — на базе автомобильных генераторов. Чертежи подобных конструкций печатались еще в 80-е годы прошлого века в журналах наподобие «Сделай сам».

Николай пошел совершенно иным путем, изготовив генератор на основе самых последних достижений в сфере альтернативной энергетики, где в последние годы правят бал многополюсные генераторы переменного тока на неодимовых магнитах. Именно такой генератор и установлен в Подгорном при том, что серийного производства подобного уровня генераторов в России толком наладить так и не удалось, несмотря на множество конференций и круглых столов, посвященных обсуждению проблемы.

«Это — переделанный асинхронный двигатель, 24 полюса на неодимовых магнитах» – рассказывает автор ветрогенератора – «мощность около 1,5 кВт, работает при скорости ветра уже в 4 метра в секунду».

КПД подобной многополюсной конструкции явно выше, чем у массовых китайских генераторов по причине большего количества пар полюсов и ряда крайне интересных конструктивных решений. При этом все детали для ветрогенератора Николая родом из металлолома. «Почему бы и не сделать? Материала в металлоломе полно» – рассказывает автор.

Основную проблему ветроэнергетики — большие потери при преобразовании энергии — Николай решил кардинально, вообще отказавшись от неэффективного преобразования. Все просто — нагрузкой ветрогенератора являются отопительные ТЭНы, для которых стабильность напряжения не имеет значения. «Напряжение бывает от нуля до 300 вольт» – рассказывает Николай – «как дополнение для отопления дома ТЭНы помогают».

При нас ветрогенератор не работал — был штиль, но автор конструкции утверждает, что конструкция лопастей такова, что ветряк начинает крутиться уже при слабом ветре, то есть может поспорить с ветроагрегатами с горизонтальной осью. Разгадка в дополнительном ветряке на киле установки, который создает большой момент для поворота основных лопастей строго по ветру.

В идеально ухоженном дворе за открытой калиткой замечаем еще один самодельный аппарат, похожий на автомобиль. Николай приглашает зайти и посмотреть – «у меня здесь все самодельное». «Автомобиль» оказывается трактором на базе УАЗа с полным набором гидравлики и самодельного навесного оборудования на все случаи жизни. Рядом стоит ещё один самодельный трактор, поменьше.

«Задумка давнишняя была. Начал делать его еще до армии. Потом вернулся, доделал, но трактор слабоват, на основе двигателя УД-2» – поясняет Николай, и зовёт посмотреть более интересную самоделку — полноценную пилораму.

О её конструкции и изготовлении автор рассказывает совершенно буднично — посмотрел как устроено, подумал, собрал металлолом, сделал во дворе сталеплавильную печь, выплавил шкивы большого диаметра, чтобы не рвало пилы как на заводских, понадобился профилированный брус брату — сделал приспособление, чтобы за один проход его делать. Варил самодельным сварочным аппаратом. Все это рассказывается без тени гордости. Возникает ощущение, что сделать плавильную печь во дворе и выплавить шкивы с биением менее одного миллиметра из металлолома, – это так же обыденно, как, например, пообедать.

Идем в соседний сарай рассматривать вагонку, сделанную на самодельной пилораме. Под полиэтиленом вагонка изумительного качества и явно большей толщины, нежели заводская. Если самый лучший тип вагонки принято называть «А», то вагонку, сделанную Николаем, можно смело называть «А++», – идеальная геометрия, почти глянцевая поверхность, полное отсутствие сколов и сучков.

«Выучился я на механизатора, а работаю сторожем» – рассказывает самодельщик о своей жизни. По словам Николая, «самодеятельностью» он увлекся еще с детства, да так к этому и прикипел, постоянно конструируя и изготавливая самые разные полезные приспособления. Судя по обыденности рассказа о таких решениях, которые требуют не только прямых рук, но и глубокого погружения в технологию, а также весьма высокого уровня инжиниринга, это «прикипение» можно считать очень успешным.

Источник: http://ulgrad.ru/?p=138076

Cамодельный генератор для ветряка

Живу я в маленьком городке Харьковской обл. частный дом, небольшой участок.
Сам я, как говорит сосед, ходячий генератор идей, так как практически всё в своем
хозяйстве сделано своими руками. Ветер хоть и небольшой, но практически постоянно дует, и тем самым соблазняет использовать свою энергию.

После нескольких неудачных попыток с тракторным самовозбуждающимся генератором идея создания ветрогенератора засела в мозгу еще сильнее.
Начал искать и после двух месяцев поисков в интернете, множества скачанных файлов, прочтенных форумов и советов я окончательно определился с постройкой ветрогенератора.

За основу была взята конструкция Бурлака Виктора Афанасьевича с небольшими конструктивными изменениями.
Основной задачей была постройка ветрогенератора своими руками из того материала, который есть, с минимумом затрат. Поэтому каждый, кто попытается сделать подобную конструкцию должен исходить из того материала, который у него есть, главное желание и понять принцип работы.
Для изготовления ротора использовал листовой кусок метала толщиной 20 мм. (что было) с которого по моим чертежам кум выточил и разметил на 12 частей два диска диаметром 150 мм. и еще один диск под винт который разметил на 6 частей диаметром 170 мм.

Генератор будет на неодимовых магнитах

Купил через Интернет 24 шт. дисковых неодимовых магнита размером 25х8 мм, которые приклеил к дискам, (очень выручила разметка). Осторожно, не подставляете пальцы, неодимовые магниты очень мощные! (Возможно применение в данной схеме магнитных секторов дало бы лучшие результаты. Примечание администрации.)
Перед тем как приклеить неодимовые магниты к стальному диску маркером нанесите на них обозначение полярности, это очень поможет вам избежать ошибок при установке. После размещения неодимовых магнитов (12 шт. на диск и чередуйте полярность), до половины залил их эпоксидной смолой.

Кликните по картинке что бы посмотреть в полном размере.

Для изготовления статора использовал эмаль-провод ПЭТ-155 диаметром 0,95 мм (купил на частном предприятии Хармедь). Намотал 12 катушек по 55 витков каждая, толщина обмоток получилась 7 мм. Для намотки изготовил несложный разборный каркас. Намотку катушек делал на самодельном намоточном станке (делал ещё во времена застоя).

Затем разместил 12 катушек по шаблону и зафиксировал их положение изолентой на тканевой основе. Выводы катушек распаял последовательно начало с началом, конец с концом. Я использовал 1-фазную схему включения.

Для изготовления формы под заливку катушек эпоксидной смолой склеил две прямоугольные заготовки 4-х мм фанеры. После высыхания получилась прочная 8 мм заготовка. С помощью сверлильного станка и приспособления (балерина) вырезал в фанере отверстие диаметром 200 мм, а из вырезанного диска вырезал центральный диск диаметром 60 мм. Заранее заготовленные ДСП заготовки прямоугольной формы обтянул плёнкой и по краях закрепил стиплером, затем по разметке разместил вырезанный центр (обтянутый скотчем), а также вырезанную заготовку, обмотанную скотчем.

Форму до половины залил эпоксидной смолой, на дно положил стеклоткань, затем катушки, сверху стеклоткань, долил эпоксидную смолу, немного выждал и сверху сдавил вторым куском ДСП также обтянутым пленкой. После застывания извлёк диск с катушками, обработал, покрасил, просверлил отверстия.
Ступицу, а также основу поворотного узла изготовил с буровой трубы НКТ с внутренним диаметром 63 мм. Были изготовлены гнёзда под 204 подшипник и приварены к трубе. С задней стороны тремя болтами прикручена крышка с прокладкой из маслостойкой резины, с передней стороны прикручена крышка с сальником. Внутрь, между подшипниками, через специальное отверстие залил автомобильное полусинтетическое масло. На вал надел диск с неодимовыми магнитами, причем поскольку паз под шпонку сделать не было возможности на валу сделал углубления на половину диаметра шарика с 202 подшипника т.е. 3,5 мм, а на дисках высверлил паз 7 мм. сверлом предварительно выточив баночку и запрессовал её в диск. После извлечения баночки в диске получился ровный, красивый паз под шарик.

Далее закрепил статор тремя латунными шпильками, вставил промежуточное кольцо с расчетом чтобы статор не затирало и надел второй диск с неодимовыми магнитами (магниты на дисках должны иметь противоположную полярность, т.е. притягиваться) Здесь очень осторожно с пальцами!

Изготовление турбины и мачты ветрогенератора

Винт изготовил с канализационной трубы диаметром 160 мм.

Кстати неплохой получается винт. Поэтому принципу изготовлена последняя турбина из алюминиевой трубы 1,3 м. (смотрите выше)

Разметил трубу, болгаркой вырезал заготовки, по концах стянул болтами и електро-рубанком обработал пакет. Затем раскрутил пакет и каждую лопасть обработал отдельно, подгоняя вес на электронных весах.

Защита от ураганного ветра выполнена по классической зарубежной схеме, т. е. ось вращения смещена от центра. Вот ссылка на сайт www.otherpower.com/otherpower_wind.html

Желающие узнать больше здесь найдут все интересующие вопросы, причем совершенно бесплатно! Мне этот сайт помог очень здорово особенно с чертежами хвоста. Вот пример чертежей с этого сайта.

Свой хвост ветряка я подгонял методом подпиливания.

Вся конструкция насажена на два 206 подшипника, которые закреплены на оси с внутренним отверстием под кабель и приваренной к двухдюймовой трубе. Подшипники плотно входят в корпус ветроустановки, что позволяет без каких либо усилий и люфтов свободно поворачиваться конструкции. Кабель проходит внутри мачты к диодному мосту.(выше смотрите чертежи)

на фото первоначальный вариант

Для изготовления ветро-головки, не учитывая двух месяцев поиска решений, ушло полтора месяца, сейчас у нас февраль месяц, снег и холод похоже за всю зиму, поэтому основных испытаний еще не проводил, но даже на этом расстоянии от земли автомобильная лампочка 21 ватт перегорела. Жду весны, готовлю трубы под мачту. Эта зима пролетела у меня быстро и интересно.

Видео можно просмотреть здесь:

Небольшая модернизация ветрогенератора

Прошло немного времени с того момента когда разместил на сайте свой ветряк, но весна так толком и не пришла, землю копать чтобы замуровать стол под мачту еще нельзя — земля мёрзлая да и грязь везде, поэтому времени для испытаний на временной 1,5 м. стойке было предостаточно, а теперь подробней.
После первых испытаний винт случайно зацепил трубу, это я пытался зафиксировать хвост, чтобы ветряк не уходил из под ветра и посмотреть какая будет максимальная мощность. В итоге мощность успел зафиксировать примерно ватт 40, после чего винт благополучно разлетелся в щепки. Неприятно, но наверное полезно для мозгов. После этого я решил поэкспериментировать и намотал новый статор, ротор с неодимовыми магнитами оставил без изменений. Для этого изготовил новую форму под заливку катушек. Форму тщательно смазал автомобильным литолом, чтобы лишнее не пристало. Катушки генератора теперь немного уменьшил по длине, благодаря чему в сектор теперь поместилось 60 витков 0,95 мм. толщина намотки 8 мм. (в конечном итоге статор получился 9 мм), причем длина провода осталась прежней.

Винт теперь сделал с более прочной трубы 160 мм. и трехлопастным, длина лопасти 800 мм.
Новые испытания сразу показали результат, теперь ветрогенератор выдавал до 100 ватт, галогенная автомобильная лампочка в 100 ватт горела в полный накал, и чтобы её не спалить на сильных порывах ветра лампочку отключал.

Замеры на автомобильном аккумуляторе 55 А.ч.
Теперь окончательные испытания на мачте, результат опишу позже.

Ну, вот уже середина августа, и как я обещал, попытаюсь закончить эту страничку. Сначала то, что пропустил

Мачта один из ответственных элементов конструкции, требует особого внимания.

Один из стыков (труба меньшего диаметра входит внутрь большей) и поворотный узел

Теперь остальное, турбина ветрогенератора
3-х лопастная турбина (рыжая канализационная труба диаметром 160 мм.)

Начну с того, что сменил несколько турбин и остановился на 6-ти лопастной, сделанной из алюминиевой трубы диаметром 1,3 м. хотя большую мощность давал винт с ПВХ трубы 1,7 м.

Котроллер для генератора

Основная проблема была в том чтобы заставить заряжаться АКБ от малейшего вращения втурбины и вот здесь на помощь пришел блокинг генератор который даже при входном напряжении в 2 v дает заряд АКБ — пускай маленьким током, но лучше чем разряд, а на нормальных ветрах вся энергия на АКБ поступает через VD2 (смотрите по схеме), и идет полноценный заряд.

Конструкция собрана прямо на радиаторе полунавесным монтажом
Контроллер заряда тоже использовал самодельный, схема простая, слепил как всегда с того, что было под рукой, нагрузкой служит два витка нихромового провода (при заряженном АКБ и сильном ветре нагревается до красна) Все транзисторы ставил на радиаторы (с запасом), хотя VT1 и VT2 практически не греются, а вот VT3 на радиатор ставить обязательно! (при продолжительном срабатывании контролёра VT3 греется прилично)

Схема Контроллера генератора

фото готового Контроллера ветрогенератора

Схема подключения ветряка к нагрузке выглядит так:

Фото готового системного блока ветрогенератора

Нагрузкой у меня как и планировалось, является свет в туалете и летнем душе + уличное освещение (4 светодиодные лампы которые включаются автоматически через фотореле и освещают двор целую ночь, с восходом солнца опять срабатывает фотореле которое отключает освещение и идет заряд АКБ. И это на убитой АКБ (в прошлом году снял с авто) на фото снято защитное стекло (в верху фотодатчик).
Фотореле купил готовое для сети 220 V и переделал своими руками на питание от 12 V (перемкнул входной конденсатор и последовательно стабилитрону подпаял резистор в 1К)

Теперь самое ГЛАВНОЕ!

По своему опыту советую для начала сделать небольшой ветряк, набраться опыта и знаний и понаблюдать что можно поиметь с ветров вашей местности, ведь можно потратить кучу денег, сделать мощный ветрогенератор, а силы ветра не хватит чтобы получать те же 50 ватт и будет ваш ветряк типа подводной лодки в гараже.

Источник: http://supermagnet.ru/news/nid6.html

Cамодельный генератор для ветряка

Два привычные металлы, которые не имеют магнитных свойств — медь и марганец — как оказалось, можно превратить в магниты. Этого удивительного эффекта удалось достичь английским физикам, которые объединили тонкие пленки этих металлов с органическими соединениями.

• 29 ноября 2015 |
• 19:28 |
• VMoseichuk |
• Посмотрело: 13740 |
• Комментирии 2

Сам генератор для ветрогенератора можно рассчитать по формуле: Е = 2fnmNBS.

• 11 декабря 2014 |
• 12:12 |
• admin |
• Посмотрело: 3497 |
• Комментирии 0

Школьник из Казахстана Асхат Курал придумал необычный вертикальный ветровой генератор, который нужно устанавливать на больших дорогах.

• 8 ноября 2014 |
• 19:44 |
• VMoseichuk |
• Посмотрело: 5812 |
• Комментирии 0

Конструктора нашего предприятия имеют разработки в разных областях, направлениях. Разработки защищены авторским правами. Часть работ Мы защищаем патентами на изобретение, вторую чать разработок, информацию о которых Мы не желаем придавать гласности — защищаем НОУ-ХАУ. Есть работы, которые ведутся сегодня, и если у Вас есть силы, знания и желания поучаствовать в отдельных из них, то милости просим к Нам.

• 7 ноября 2014 |
• 13:58 |
• admin |
• Посмотрело: 2240 |
• Комментирии 0

Генератор работал больше четверти века, не останавливался даже во время оккупации, только лопасти были пробиты

Источник: http://vetrogenerator.com.ua/tags/%E3%E5%ED%E5%F0%E0%F2%EE%F0+%E2%E5%F2%F0%EE%E3%E5%ED%E5%F0%E0%F2%EE%F0%E0/