Преимущества и недостатки изготовления самодельного ветряка из автомобильного генератора
Предстоящую работу по созданию нового устройства упростят следующие моменты:
Наличие готового генератора избавит от необходимости его рутинной сборки.
Автомобильный генератор дает стабильное напряжение, что важно для переменчивого характера работы ветрогенератора.
Генератор совместим со стандартным электрооборудованием, поэтому в его переделке нет особой необходимости.
Заменить вышедший из строя генератор будет несложно благодаря выбору моделей в свободной продаже.
В числе недостатков изготовления самодельных ветряков из автомобильного генератора стоит отметить:
- Автомобильному генератору нужно задать оптимальную скорость вращения, для чего потребуется установить в конструкцию редуктор.
- Ресурса обычного устройства хватит приблизительно на год работы, после чего его надо будет заменить или привести в порядок с помощью капитального ремонта.
- Некоторые модели генераторов нуждаются в подаче напряжения на катушку. Потребуется немного изменить их конструкцию и установить постоянные магниты. Поэтому создать на их основе ветряк из автомобильного генератора без переделки не получится.
Генератор для ветряка из автогенератора
Генератор является таким же основным элементом ветряка, как и крыльчатка. Если лопасти рабочего колеса преобразуют энергию ветра во вращательное движение, то генератор вращение превращает в электроэнергию. Его конструкция и возможности определяют производительность и мощность установки, способность работы на слабых потоках ветра. При изготовлении ветряков вопрос об использовании самодельного или готового генератора встает практически всегда. Чаще всего к решению подходят комбинированным способом — используют готовый автомобильный генератор, иногда без конструктивных изменений, но чаще всего — с некоторыми доработками, повышающими чувствительность или выходную мощность.
Автомобильные генераторы представляют собой готовые устройства, созданные для выработки электрического тока заданного напряжения. Оно постоянно на выходе, что обеспечивает стабилизатор (регулятор) напряжения, удерживающий значения в узких рамках. Единственная особенность, требующая вмешательства, это режим работы — автомобильные генераторы приводятся от двигателя и работают на больших скоростях.
Причем, скорость вращения двигателя автомобиля не постоянна, она меняется на протяжении всего времени работы в значительных пределах — от 800 об/мин до 6000 об/мин, а иногда и больше. Кроме того, автомобильный генератор имеет предел по силе тока, превысить который устройство не сможет ни при каких обстоятельствах.
Обслуживание ветрогенератора
Ветрогенератор, как и любое другое устройство, нуждается в техническом контроле и обслуживании. Для бесперебойной работы ветряка периодически проводят следующие работы.
Схема работы ветрогенератора
- Наибольшего внимания требует токосъёмник. Щётки генератора нуждаются в чистке, смазке и профилактической регулировке раз в два месяца.
- При первых признаках неисправности лопастника (дрожание и разбалансировка колеса) ветрогенератор опускают на землю и ремонтируют.
- Раз в три года металлические детали покрывают антикоррозийной краской.
- Регулярно проверяют крепления и натяжение тросов.
Теперь, когда установка окончена, можно подключать приборы и пользоваться электроэнергией. По крайней мере, пока ветрено.
Конструирование тихоходного дискового трёхфазного генератора переменного тока на мощных неодимовых магнитах
Можекин Д.С. 1
1МАОУ “Лицей №97”
Красавин Э.М. 1Касауров Ю.А. 2
1Муниципальное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №
2МБУОДО ЦДОД
Работа в формате PDF1 MB
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке “Файлы работы” в формате PDF
Введение
Генератор переменного тока – это устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую. Большинство генераторов переменного тока используют вращающееся магнитное поле. В первой половине 19 века были созданы первые однофазные многополюсные генераторы переменного тока. Но в самых первых, появившихся в то время электронных устройствах, применялся только постоянный ток, а переменный ток долгое время не мог найти своего практического применения. Со временем выяснилось, что намного практичнее использовать не постоянный, а переменный ток, который периодически меняет свое значение и направление. Преимущества переменного тока, состоят в том, что его удобнее вырабатывать при помощи электростанций. Генераторы переменного тока более просты по устройству, экономичнее и проще в обслуживании, чем аналоги, работающие на постоянном токе. Эти электрические машины были более надёжны в эксплуатации и сразу нашли свое широкое применение в промышленных и бытовых сферах. В течении последних лет, популярность использования электростанций и генераторов переменного тока значительно возросла. Промышленные генераторы являются наилучшим вариантом для использования на производстве, в больницах, школах, магазинах, офисах, бизнес – центрах, в качестве альтернативного источника питания. Широкое применение, эти электрические машины, нашли на строительных площадках, значительно упрощая строительство в тех зонах, где электрификация полностью отсутствует. Бытовые генераторы, более практичные, компактные и идеально подходят для использования в коттедже и загородном доме. Генераторы переменного тока широко применяются в различных областях и сферах благодаря тому, что могут решить множество важных проблем, которые связаны с нестабильной работой электричества или полным его отсутствием. Трёхфазные генераторы переменного тока с встроенным полупроводниковым мостовым трёхфазным выпрямителем используются на современных автомобилях для зарядки автомобильного аккумулятора, а также для питания электропотребителей, таких как система зажигания, автомобильная светотехника, бортовой компьютер, система диагностики и других. Генераторы переменного тока применяются в гибридных автомобилях, позволяющих совмещать тягу двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя. Актуальность вопроса конструирования лёгких и мощных электрических машин переменного тока возникла, в связи с широким развитием альтернативной энергетики. Системы альтернативной энергетики (ветрогенераторы, малогабаритные водные электростанции) потребовали новых подходов к конструированию электрических машин переменного тока. Для работы с альтернативными энергетическими ресурсами необходима лёгкость и малогабаритность конструкции, но не в ущерб её мощности. Повышение эффективности работы генератора возможно с созданием мощного магнитного поля и увеличением числа обмоток. И то и другое можно осуществить, используя постоянные магниты из редкоземельных металлов и большое количество плоских катушек, пересекающих магнитное поле. Возможность разработки и создания лёгкой и, в тоже время мощной малогабаритной электрической машины переменного тока, в домашних условиях легло в основу рабочей гипотезы данной работы.
Конструкция и принцип работы ветротурбин
Ветровые генераторы представляют собой спецустройства, которые трансформируют кинетическую энергию ветра в электрическую. Это независимые источники электроэнергии, которые отлично подходят для установки в частных жилых домах, на небольших и средних фермерских хозяйствах, производственных базах.
Конструкция стандартной мини-электростанции для бытового использования включает такие функциональные элементы:
- Лопасти аэродинамической формы для улавливания ветра.
- Генератор для продуцирования переменного тока.
- Контроллер для автоматического управления ветряной станцией. Позволяет регулировать подзарядку аккумуляторов, распределяет потоки энергии между устройствами.
- Накопитель. Специальные аккумуляторные батареи для накопления сгенерированного электричества.
- Инвертор для приведения параметров вырабатываемой энергии к сетевым стандартам.
- Мачта, приподнимающая лопасти на определённую высоту над уровнем земли.
Мачты бывают разными: свободностоящие без растяжек, жёстко зафиксированные и поворотные на растяжках. Последние могут опускаться и подниматься для обслуживания, а также проведения ремонтно-восстановительных работ.
Под воздействием ветра лопасти, насаженные на генераторный вал, начинают вращаться, способствуя запуску ротора. В результате происходит преобразование кинетической энергии воздушных потоков в механическую, а потом и в электрическую энергию. Так выглядит сильно упрощённая схема работы ветряка
В действительности энергия от ветряной электростанции напрямую к потребителю не поступает. В системе обязательно должны быть подключены специальные приборы для преобразования электротока.
В цепи после генератора размещается контроллер. Он конвертирует переменный ток в постоянный. В таком виде электричество аккумулируется и сохраняется в батареях, а потом от них через инвертор, который трансформирует постоянный ток в переменный, энергия подаётся в частную электросеть.
Такая схема даёт возможность сгладить нестабильность напряжения, а также накапливать энергию в периоды полного отсутствия потребления. А это, в свою очередь, позволяет задействовать ветряные генераторы меньшей мощности, чем суммарная мощность бытовых электроприборов.
В ходе конвертации электротока по схеме переменный-постоянный-переменный происходят определённые потери энергии, которые составляют примерно 20%
Вместе с автономной ветряной станцией можно устанавливать и солнечные модули, и топливные генераторы.
Если задействовано сразу несколько устройств для получения электричества, схему дополняют ещё одним элементом – автоматическим выключателем (ABP). Он необходим, чтобы при отключении одного источника альтернативной энергии запускался другой – резервный.
В составе современных ветряных станций используются различные конструкции роторов – вращающихся частей. Они имеют свои преимущества и недостатки, разную эффективность и функциональные возможности. В настоящее время существует много разработок автономных систем, способных взаимодействовать с ветрами разной скорости и силы.
Выбор генератора и необходимый инструмент
В первую очередь генератор выбирается по потребной мощности. В каждом случае нужные характеристики подбираются индивидуально, но если нужен мощный источник, лучше выбирать на напряжение 24 вольт. При сравнимых массогабаритных показателях при том же токе он будет отдавать большую мощность, чем 12-вольтовый.
При выборе источника электроэнергии надо учитывать, что от мощности потребления зависит еще и емкость буферного аккумулятора, а чем он более емкий, тем больший ему понадобится зарядный ток.
Перечень используемого инструмента зависит от набора имеющихся деталей и узлов, но в большинстве случаев не обойтись без:
- углошлифовальной машинки («болгарки»);
- маркера и угольника для разметки заготовок;
- шуруповерта и метизов;
- электрической дрели с набором сверл;
- набора ключей и отверток;
- мультиметра для проверки работоспособности электрической части.
Остальные инструменты подбираются по ходу работ.
Процесс изготовления ветрогенератора
Чтобы генератор мог работать без автомобиля, нужно обеспечить питание его обмотки возбуждения напрямую от аккумулятора. Для этого к графитовым щеткам припаиваются провода, которые в дальнейшем нужно будет проложить до батареи.
Затем нужно сварить раму крепления генератора. С ее помощью он будет удерживаться на вехе. Рама сваривается из квадрата. На ней предусматриваются крепежные кронштейны под штатные проушины генератора.
Чтобы установить раму с генератором на веху, необходимо приварить к ней трубку, и впрессовать в нее два подшипника. На этот узел будет большая нагрузка, поэтому нужно сделать две точки опоры.
К трубке с подшипниками приваривается отрезок полосы с втулкой, на которую будет устанавливать поворотный хвост. Он нужен, чтобы направлять лопасти по ветру. Возможность поворота позволит ему регулировать положение так, чтобы лопасти не раскручивались слишком сильно. Это предохранит генератор и остальное оборудование от поломок.
Для крепления хвоста, из кругляка делается палец, который будет входить во втулку. В нем с торца делается отверстие и нарезается резьба, чтобы он фиксировался болтом с шайбой, и не выпадал из втулки. К пальцу приваривается основание хвоста из отрезка профильной трубы.
На ней просверливаются отверстия для крепления хвостовой лопасти.
Затем нужно заняться каркасом крыльчатки. Он представляет собой диск из листовой стали. Его нужно просверлить для крепления к валу генератора, а также под кронштейны пяти лопастей. Последние делаются из стальной полосы, и также просверливаются.
Затем делается крепление к вехе. Оно представляет собой диск с приваренным валом, который будет вставляться в подшипники. Диск просверливается в нескольких местах, чтобы прикручивать его к вехе. В валу с торца делается отверстие, и в нем нарезается резьба. Она потребуется, чтобы закручивать болт с шайбой, предотвращающий выпадение крепления с обоймы с подшипниками.
Лопасти крыльчатки и лопасть хвоста вырезаются из пластиковой канализационной трубы.
Чем они будут короче, тем выше обороты генератора получаться. Но если ветер слабый, то вращать его смогут только длинные лопасти. Лучше изначально делать их большими, а потом в результате экспериментов укорачивать до приемлемого размера.
Ветрогенератор собирается и устанавливается на веху как можно выше, там, где воздушные потоки ничего не останавливает. От аккумулятора необходимо запитать обмотку возбуждения, чтобы запустить генерацию.
В итоге заряд, который пойдет на батарею обратно, будет больше, чем потребляет обмотка. За счет этой разницы аккумулятор и сможет подзаряжаться.
Какую форму лопастей выбрать для ветрогенератора.
Для ветрогенераторов с горизонтальным размещением ротора можно использовать два типа лопастей с формой паруса и формой крыла.
Парусный тип лопастей (по форме напоминает ветряную мельницу) из-за своей прямой формы имеет большое аэродинамическое сопротивление, что делает его менее эффективным и довольно шумным в работе.
Наиболее удачной формой лопастей считается форма крыла (по форме лопасть напоминает крыло самолёта), такой тип лопасти имеет гораздо меньшее аэродинамическое сопротивление, больший КПД и издаёт меньше шума при работе.
Поэтому для ветрогенератора с горизонтальным ротором рекомендуется устанавливать лопасти в форме крыла.
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 38-162)электронный контроллер зарядки3) генератор GM 7127 от компании AutoZone4) набор для усовершенствования статора — MTM cientific, 5) углеволоконные лопасти и ступица — Picou Builders Supply, Co Inc.,6) трубы водопроводные7) 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 мильчас 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 мильчас
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 мильчас 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 мильчас. При этом установленный диод не дает генератору перейти в режим мотора.
Окончание сборки ветряной установки
Для изготовления рамы генератора используется профильная труба, для хвоста – оцинкованная жесть. Конструкция поворотной оси состоит из трубки с двумя подшипниками. Крепление генератора к мачте осуществляется таким образом, чтобы расстояние от мачты до лопастей составляло не менее 25 см. В целях обеспечения безопасной сборки и монтажа, все работы следует выполнять в безветренную погоду. Сильный ветер может погнуть лопасти, и они разобьются о мачту.
Если для питания потребителей, работающих от сети 220 вольт, планируется использовать аккумуляторы, то в этом случае потребуется установка инвертора, выполняющего преобразование напряжения. Емкость аккумуляторной батареи подбирается в зависимости от технических характеристик генератора. На этот показатель оказывают влияние скорость ветра в данной местности, общая мощность подключаемых потребителей и частота их использования.
Для того чтобы предотвратить выход аккумуляторов из строя под влиянием чрезмерной зарядки, необходимо использовать контроллер напряжения, который бывает самодельный или заводского изготовления. Готовый ветряной генератор необходимо периодически обслуживать и своевременно производить регламентные работы.
Автомобильный инвертор с 12 на 220
Электромагнитный генератор
АВР для генератора
Генератор переменного тока: принцип работы
Генератор Тесла
Устройство генератора: принцип работы
Основные элементы конструкции
Несмотря на большое разнообразие ветрогенераторов и способов их изготовления, все они состоят из одинаковых конструктивных элементов.
Ветровое колесо
Лопасти считаются одним из важнейших элементов ветровой установки. Их конструкция влияет на работу других узлов генератора. Для изготовления лопастей применяются различные материалы.
Перед изготовлением нужно выполнить расчеты длины лопасти. Если для изготовления берется труба, то ее диаметр должен быть не менее 20 см, при запланированной длине лопасти в 1 метр. Далее труба разрезается на 4 части с помощью лобзика. Одна часть используется для изготовления шаблона, по которому вырезаются остальные лопасти. После этого они собираются на общем диске, и вся конструкция закрепляется на валу генератора. Собранное ветровое колесо необходимо отбалансировать. Балансировка должна выполняться в помещении, закрытом от ветра. Если операция проведена правильно, колесо не будет самопроизвольно вращаться. В случае самопроизвольного вращения лопастей, они подтачиваются до тех пор, пока вся конструкция не придет в равновесие. В самом конце проверяется точность вращения лопастей. Они должны вращаться в одной плоскости, без каких-либо перекосов. Допустимая погрешность составляет 2 мм.
Мачта
Следующим элементом конструкции ветрогенератора является мачта. Чаще всего она изготавливается из старой водопроводной трубы, диаметр которой должен быть не 15 см, а длина – до 7 метров. Если в радиусе 30 метров от запланированного места установки имеются какие-либо сооружения или постройки, в этом случае высота мачты увеличивается.
Для того чтобы вся установка работала максимально эффективно, колесо с лопастями поднимается выше окружающих препятствий не менее чем на 1 метр. После установки основание мачты и колышки для крепления растяжек заливаются бетоном. В качестве растяжек рекомендуется использовать оцинкованный трос, диаметром 6 мм.
Генератор
Для ветровой установки можно использовать любой автомобильный генератор, желательно с более высокой мощностью. Они все обладают идентичной конструкцией и требуют переделки. Подобная переделка автомобильного генератора для ветряка предполагает перемотку проводника статора, а также изготовление ротора с использованием неодимовых магнитов. Чтобы их надежно зафиксировать, требуется высверлить отверстия в полюсах ротора. Установка магнитов выполняется с чередованием полюсов. Сам ротор оборачивается бумагой, а все пустоты, образующиеся между магнитами, заливаются эпоксидной смолой.
В процессе наклейки магнитов должна соблюдаться их полярность. Поэтому ротор подключается к источнику питания. Включенный ротор создает магнитное поле и каждый магнит приклеивается на свое место той стороной, которая притягивается.
Для подключения ротора можно использовать любой блок питания, напряжением 12 вольт и силой тока от 1 до 3 ампер. Подключение осуществляется таким образом, что съемное кольцо, расположенное ближе к клыкам, является минусом, а положительная сторона располагается ближе к концу ротора. Магниты, установленные в промежутки ротора или клыки, вызывают самовозбуждение генератора, и это считается их основной функцией.
В самом начале вращения ротора, магниты начинают возбуждать ток в генераторе, который также поступает на катушку, приводя к увеличению магнитных полей клыков. В результате, генератор выдает ток с еще большей величиной. Получается своеобразный круговорот тока, когда происходит возбуждение генератора и дальнейшее питание собственного ротора, на который установлены электромагнитные полюса. Собранный генератор необходимо опробовать и произвести измерения полученных выходных данных. Если агрегат при 300 оборотах выдает примерно 30 вольт, то это считается нормальным результатом.
Из чего состоит
- Ротор с лопастями и ветротурбиной, оснащенный специальным хвостом для ориентации против ветра или ветроколесо;
- Мачта с растяжками или без таковых, на которой закрепляется ротор. Обычно строят мачты высотой от 3 до 7 м;
- Аккумуляторные батареи (чаще всего используют свинцовые стартерные кислотные аккумуляторы);
- Электрогенератор переменного тока, для которого используется асинхронный двигатель;
- Устройство для контроля заряда аккумуляторов (контроллер);
- Преобразователь, подключенный к бытовой сети (инвертор), мощностью от 600 до 1500Вт;
- Молниеотводящая система (заземление).
Подготовительные мероприятия перед работой
Перед началом работы необходимо определиться, какое именно устройство хотите сделать, так как существует несколько видов ветрогенераторов:
- роторный;
- аксиальный, на магнитах и т.д.
Бывает два расположения оси:
- горизонтальное – самое распространённое, КПД у такого вида в 2 раза больше;
- вертикальное – устанавливается внизу, так как имеет большой вес. А ветер внизу тише в 2 раза и, следовательно, мощность устройства уменьшается раз в 8. Преимущество – в меньшем шуме и удобстве использования.
Независимо от типа конструкции, для изготовления самодельного ветрогенератора следует запастись:
- автомобильным генератором;
- вольтметром;
- реле зарядки аккумулятора;
- регулятором напряжения для переменного тока;
- материалом для изготовления лопастей;
- аккумулятором кислотным или гелиевым;
- коробкой для закрывания провода;
- ёмкостью (нержавеющая кастрюля или ведро из алюминия);
- выключателем на 12 вольт;
- электрическим трёхжильным кабелем (сечение не меньше 2,5 мм кв.);
- старой водопроводной трубой (диаметр не меньше 15 мм, длина 7 м);
- лампочкой-зарядкой;
- четырьмя болтами с гайками и шайбами;
- металлическими хомутами для крепления.
Кроме того, необходимо иметь для работы специальные инструменты:
- болгарку с дисками;
- маркер;
- шуруповёрт;
- дрель и свёрла;
- ножницы по металлу;
- набор накидных ключей;
- газовые ключи разных номеров;
- кусачки;
- рулетку.
Устройство самодельных ветряков для дома
Дополнительные комплектующие
Кроме самого генератора, который является основой для создания ветряка, еще необходимо иметь несколько деталей для комплектации:
Стоит обратить внимание на тот момент, что винт, который имеет три или две лопасти, по праву считается оптимальным вариантом для самодельной конструкции обычного классического ветрогенератора. Естественно, что бытовая конструкция ветрогенератора совсем не похожа на инженерную модель
В связи с этим, в основном для домашних конструкций ветрогенератора подбирают уже готовые винты.
Таким образом, можно взять за основу обычную крыльчатку от внешнего блока кондиционера либо от вентилятора автомобиля. Но, если человек ставит перед собой цель и у него есть желание создать инженерную модель, и следовать всем основным особенностям конструирования генераторов, то тогда придется самому соорудить и пропеллер ветрогенератора полностью.
Перед тем, как принять решение и собственноручно собрать, а затем установить ветрогенератор из автомобильного генератора, необходимо первоначально оценить существующие климатические условия участка, где будет произведен монтаж данной установки, и просчитать окупаемость этого проекта.
Какое освещение Вы предпочитаете
ВстроенноеЛюстра
Рассмотрим основные моменты, которые необходимо учитывать при сборке ветрогенератора собственноручно.
Окончание сборки ветряной установки
Для изготовления рамы генератора используется профильная труба, для хвоста – оцинкованная жесть. Конструкция поворотной оси состоит из трубки с двумя подшипниками. Крепление генератора к мачте осуществляется таким образом, чтобы расстояние от мачты до лопастей составляло не менее 25 см. В целях обеспечения безопасной сборки и монтажа, все работы следует выполнять в безветренную погоду. Сильный ветер может погнуть лопасти, и они разобьются о мачту.
Если для питания потребителей, работающих от сети 220 вольт, планируется использовать аккумуляторы, то в этом случае потребуется установка инвертора, выполняющего преобразование напряжения. Емкость аккумуляторной батареи подбирается в зависимости от технических характеристик генератора. На этот показатель оказывают влияние скорость ветра в данной местности, общая мощность подключаемых потребителей и частота их использования.
Для того чтобы предотвратить выход аккумуляторов из строя под влиянием чрезмерной зарядки, необходимо использовать контроллер напряжения, который бывает самодельный или заводского изготовления. Готовый ветряной генератор необходимо периодически обслуживать и своевременно производить регламентные работы.
Автомобильный инвертор с 12 на 220
Электромагнитный генератор
АВР для генератора
Генератор переменного тока: принцип работы
Генератор Тесла
Устройство генератора: принцип работы
Переделка генератора
Для изготовления генератора ветряка подойдёт генератор от любого автомобиля. Их конструкции схожи между собой, а переделка сводится к перемотке провода статора и изготовлению ротора на неодимовых магнитах. В полюсах ротора высверливаются отверстия для фиксации магнитов. Устанавливают их, чередуя полюса. Ротор оборачивают бумагой, а пустоты между магнитами заливают эпоксидной смолой.
Автомобильный генератор
Таким же способом можно переделать двигатель от старой стиральной машины. Только магниты в этом случае во избежание залипания наклеивают под углом.
Новую обмотку перематывают по катушке на зуб статора. Можно сделать всыпную обмотку, это как кому удобно. Чем больше количество витков, тем эффективнее получится генератор. Мотают катушки в одном направлении по трёхфазной схеме.
Готовый генератор стоит опробовать и измерить данные. Если при 300 оборотах генератор выдаёт порядка 30 вольт, это хороший результат.
Генератор для ветряка из автомобильного генератора
Финальная сборка
Раму генератора сваривают из профильной трубы. Хвост изготавливают из оцинкованной жести. Поворотная ось представляет собой трубку с двумя подшипниками. Генератор крепят к мачте таким образом, чтобы расстояние от лопасти до мачты было не менее 25 см. В целях безопасности для финальной сборки и монтажа мачты стоит выбрать безветренный день. Лопасти под действием сильного ветра могут изогнуться и разбиться о мачту.
Чтобы использовать аккумуляторы для питания техники, которая работает от сети 220 В, потребуется установить инвертор преобразования напряжения. Ёмкость батареи подбирается индивидуально к ветрогенератору. Этот показатель зависит от скорости ветра на местности, мощности подключаемой техники и частоты пользования ею.
Устройство ветрогенератора
Чтобы батарея не вышла из строя от чрезмерной зарядки, понадобится контроллер напряжения. Его можно изготовить самостоятельно, если обладаете достаточными знаниями в электронике, или купить готовый. В продаже имеется множество контролеров для механизмов получения альтернативной энергии.
Совет. Чтобы лопастник не сломался при сильном ветре, устанавливают простое устройство – защитный флюгер.
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.
В.Ильин
Видео на тему создания генератора из асинхронного двигателя:
https://youtube.com/watch?v=5I6GlVd-eCk
