О самодельных ветряках для дома

Особый интерес к ветряной энергии проявляется на уровне бытовой сферы. Это понятно, если краем глаза взглянуть на очередной счёт за потреблённую энергию. Поэтому разного рода умельцы активизируются, используя все возможности получения электричества недорого.

Одна из таких возможностей, вполне реальная, тесно связана с ветряком из автомобильного генератора. Уже готовый прибор – автомобильный генератор – достаточно лишь оснастить правильно сделанными лопастями, чтобы иметь возможность снимать с клемм генератора какое-то значение электрической энергии.

Правда эффективно работать он будет лишь при условии наличия ветреной погоды.

Пример из практики бытового применения ветряных генераторов. Удачно разработанная и вполне эффективная практическая конструкция ветряка. Установлен трёхлопастной винт, что редкость для бытовых аппаратов

Использование фактически любого автомобильного генератора приемлемо для конструирования ветряка. Но подобрать для дела обычно стараются модель мощную, способную выдавать большие токи. Здесь на пике популярности конструкции генераторов от грузовых автомобилей, крупных пассажирских автобусов, тракторов и т.п.

Помимо генератора, для изготовления ветряка потребуется ещё ряд комплектующих деталей:

• винт двух- или трёх- лопастной;
• автомобильный аккумулятор;
• электрический кабель;
• мачта, элементы опоры, крепёж.

Конструкция винта на две или три лопасти считается наиболее оптимальной для классического ветряного генератора. Но бытовой проект зачастую далёк от инженерной классики. Поэтому чаще всего на домашнюю конструкцию стараются подобрать уже готовые винты.

Крыльчатка от вентилятора легкового автомобиля, которая будет использована в качестве винта ветряной домашней установки. Лёгкость и большая полезная площадь для воздушной силы позволяют применять такие варианты

Таким, к примеру, может стать крыльчатка от внешнего блока сплит-системы кондиционирования воздуха или от вентилятора того же автомобиля. Но когда есть желание следовать традициям конструирования ветрогенераторов, придётся сооружать пропеллер ветряка от начала до конца своими руками.

Перед принятием решения о сборке и установке ветрогенератора стоит оценить климатические данные участка и рассчитать окупаемость. Существенную помощь в этом окажет информация весьма интересной статьи, рекомендуемой нами к ознакомлению.

Эксплуатация и безопасность

Ветрогенератор из автомобильного генератора, как и все технические устройства, требует периодического контроля и обслуживания. Можно выделить следующие необходимые операции при эксплуатации ветрогенератора:

• Уделяйте внимание состоянию токосъёмника. Раз в несколько месяцев щётки генератора требуется чистить, смазывать и регулировать;
• Обязательно проводить ревизию крепления мачты к фундаменту, а также состояние растяжек;
• Если появляются какие-то мелкие неисправности лопастей, их нужно тут же устранять. Кроме того, нужно проводить постоянный контроль балансировки лопастей;
• Подшипники генератора и поворотных механизмов требует регулярной смазки;
• Один раз в 3─4 года металлические элементы ветрогенератора следует перекрашивать;
• Один раз в полгода следует проверять изоляцию электрооборудование и проводки.

Конструкция ветрогенератора

Существует огромное видовое разнообразие ветрогенераторов и чертежей их изготовления. Но любая конструкция включает в себя следующие обязательные элементы:

• генератор;
• лопасти;
• накопительная батарея;
• мачта;
• электронный блок.

Обладая некоторыми навыками, можно смастерить ветрогенератор своими руками

Кроме этого, необходимо заранее продумать систему управления и распределения электроэнергии, начертить схему монтажа.

Преимущества и недостатки использования автомобильного генератора

Использование автомобильного генератора как элемента ветроэлектростанции дает существенные преимущества:

• Имеется готовый генератор, который может использоваться без вмешательства в конструкцию или с некоторой модернизацией.
• Автомобильный генератор выдает стабильное напряжение, что важно для ветряков с их постоянно меняющейся скоростью вращения.
• Используется стандартное оборудование, доступное и не нуждающееся во вмешательстве в конструкцию.
• Автомобильные генераторы широко распространены, что делает их ремонтопригодными и доступными для замены при необходимости.

Наряду с достоинствами имеются и некоторые недостатки:

• Автомобильный генератор нуждается в высокой скорости вращения, что требует использования повышающего редуктора или изменений в конструкции устройства.
• Ресурс автомобильного генератора ограничен примерно 4000 часами работы (в среднем). Даже новый генератор не выдержит и года непрерывной работы и потребует ремонта.
• Система возбуждения некоторых генераторов требует подачи напряжения на катушку, что вынуждает изменять конструкцию и устанавливать постоянные магниты.

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

Изготавлииваем ветровое колесо

Лопасти, пожалуй, самая важная часть ветрогенератора. От конструкции будет зависеть работа остальных узлов устройства. Изготавливают их из разных материалов. Даже из пластиковой канализационной трубы. Лопасти из трубы просты в изготовлении, стоят дёшево и не подвержены воздействию влаги. Порядок изготовления ветроколеса следующий:

1. Необходимо рассчитать длину лопасти. Диаметр трубы должен быть равен 1/5 от общего метража. К примеру, если лопасть будет метровая, то подойдёт труба диаметром 20 см.
2. Разрезаем трубу лобзиком вдоль на 4 части.
3. Из одной части изготавливаем крыло, которое послужит шаблоном для вырезания последующих лопастников.
4. Заусенца на краях сглаживаем абразивом.
5. Лопасти фиксируют к алюминиевому диску с приваренными полосами для крепления.
6. Далее к этому диску прикручивается генератор.

Лопасти для ветрового колеса

После сборки ветроколесо нуждается в балансировке. Его закрепляют на штативе горизонтально. Операцию проводят в закрытом от ветра помещении. В случае правильно проведённой балансировки колесо не должно двигаться. Если же лопасти вращаются сами, то их требуется подточить до придания равновесия всей конструкции.

Только после успешного завершения данной процедуры следует перейти к проверке точности вращения лопастей, они должны крутиться в одной плоскости без перекоса. Допускается погрешность в 2 мм.

Схема сборки генератора

Изготовление мачты

Для изготовления мачты подойдёт старая водопроводная труба диаметром не менее 15 см, длиной около 7 м. Если в пределах 30 м от предполагаемого места монтажа есть постройки, то высоту конструкции корректируют в сторону увеличения. Для эффективной работы ветроустановки лопастник поднимают выше препятствия минимум на 1 м.

Основание мачты и колышки для закрепления растяжек бетонируют. К кольям приваривают хомуты с болтами. Для растяжек применяют оцинкованный 6 мм трос.

Совет. Собранная мачта обладает немалым весом, при ручной установке понадобится противовес из трубы с грузом.

Переделываем атомобильный генератор

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

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.

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.

Как сделать ветрогенератор своими руками: последовательность действий

Для домашнего горизонтального ветрогенератора подходит мотор от трактора. Тракторный ротор вращается до 6000 об/мин, поэтому обмотку статора перематывают под малые обороты или устанавливают механический редуктор. С учетом моторного веса в 6 кг, лучше использовать метод изменения электрообмотки, что не увеличит общую массу конструкции.

Порядок изготовления:

1. Винтовыми лопастями послужит труба из алюминия Ø 200 мм. По чертежам вырезать 2—3 заготовки.
2. Из алюминиевого листа собрать диск винта. При размахе крыла в 2 м подойдет круг Ø 150—200 мм.
3. Вырезать 6 пластин и склеить их эпоксидкой.
4. В центре диска просверлить отверстие под крепление на валу, установить шпоночный паз.
5. На диске разметить и сделать отверстия для крепления болтами в намеченных точках лопастей.
6. На основание флюгерной конструкции сгодится труба прямоугольного профиля, прикрепленная к генератору.
7. К концу профильной трубы прикрепить хвостовой флюгер.
8. В точке центра тяжести, поперек тела трубы, закрепить болт (длиной до 300 мм и Ø 30 мм) снизу гайкой, сверху контргайкой. В его середине высверлить отверстие для кабеля.
9. Прикрепить генератор на основание флюгера.
10. Закрепить механизм на мачте.
11. Пропустить провод от генератора сквозь болт внутрь трубы для нижнего вывода.
12. Конец провода пропустить через контроллер и подключить к АКБ.
13. Поднять мачту и укрепить на месте растяжками.

Для увеличения срока службы ВСУ обязательным дополнением к конструкции становятся модуль торможения и ограничитель поворота флюгера.

Инструкция сборки из автомобильного генератора

Для конструирования своими руками ветрогенератора из автомобильного генератора подойдет четырехлопастное ветроколесо. У лопастей крыльчатого типа с Ø до 1,8 м аэродинамическое сопротивление улучшено, что повышает производительность энергии. Подготовленный пропеллер крепится к генераторной оси болтами.

Чтобы электрическая схема заработала, требуется предварительная перемотка статора. Для этого избавляются от катушки возбуждения и перематывают статор тонкими медными жилами. После переделки магнитная способность ротора увеличивается и появляется мощность до 300 ватт (при ветре 10 м/с). К механизму подключают провода и соединяют их аккумуляторной батареей и преобразователем напряжения.

Особенности сборки ветрогенераторра из стиральной машины своими руками

Единственным отличием при изготовлении ветрогенератора своими руками из стиральной машины считается невозможность его применения без модернизации. Диаметр ротора, извлеченного из разобранного двигателя, уменьшают на токарном станке для соответствия с магнитами. В дальнейшем процесс сборки ничем не отличается от обычной ветроустановки на неодимовых магнитах.

Ветрогенератор своими руками из шагового двигателя

Для подзарядки небольшого аккумулятора подойдет установка, выполненная из мотора принтера. Вырабатываемый переменный ток легко преобразуется в постоянный с помощью конденсаторов и диодных мостов по схеме.

С целью снижения потери 220 В пользуются диодами Шоттка.

Такому энергоустройству хватит винта до 50 см. Для изготовления лопастей берут ПВХ трубы. Под размер вала вытачивается втулка с фланцем и насаживается на него. Механизм закрепляется винтами. К фланцам крепятся лопасти.

Питание выводится к электроплате внизу. Из шагового двигателя выходят до 6 проводов, для которых требуются токосъемные кольца. Собрав в единую цепь все элементы, приступают к тестированию.

Ветрогенератор своими руками: вопросы и решения

Выполнив все эти шаги, сбор конструкции ветрогенератора из генератора считается завершенным. Но еще существуют некоторые детали самого процесса, которые дадут о себе знать в процессе применения сконструированного устройства. Эти процессы непосредственно связаны с автоматикой, которая регулирует накопление и распределение энергии. К автоматическим устройствам относятся контролер заряда, инвертор тока и другие, которые являются неотъемлемыми частями всех ветрогенераторов.
Рассмотрим сооружение ветрогенератора на 24 В на основе автогенератора. Такая конструкция стабильно работает при силе ветра 5 м/с. При порывах ветра 15 м/с установка может давать от 8 до 11 А. Когда на улице дует сильный ветер, то коэффициент полезного действия конечно увеличивается. При этом мощность достигает не больше 300 Вт.

Собранная такая конструкция развивает 24 В. Ее спокойно можно применять с целью зарядки мобильных аккумуляторов, а также для поставки электроэнергии в линии, где проходит освещение.
Основные ошибки процесса сборки самодельного ветрогенератора.

Дело в том, что сборка ветрогенератора дома собственноручно будет иметь ошибки. Даже в промышленных конструкциях также они имеются. Но ошибки наоборот отлично помогают совершенствоваться, о чем свидетельствуют работающие бытовые самодельные конструкции.
Одной из часто допускающихся ошибок при конструировании ветрогенераторов для использования в быту, является отсутствие модуля торможения. Дело в том, что эта ошибка появляется в связи с тем, что в автомобильных генераторах просто нет в наличии этой детали. Поэтому обязательно конструкцию генератора следует доработать.

Выясняем: когда стоит устанавливать солнечные батареи и как быстро они окупаются?

Но есть такие конструкторы, которые не желают этого делать . И просто не устанавливают данную деталь, рассчитывая на то, что и так все получится. Но по итогу все происходит совершенно наоборот. При сильном ветре происходит раскручивание винта до высоких скоростей. В результате подшипники не справляются, что приводит к блокировке ротора.

Инструкция по созданию

Подготовка

Прежде чем приступить к работе следует определиться, какое конкретно устройство желаете изготовить, поскольку практикуется несколько типов ветровых генераторов, например, роторный, аксиальный (осевой) на магнитах и так далее.

Существует 2 варианта размещения оси:

• горизонтальное – наиболее распространенное, коэффициент полезного действия у данного типа вдвое больше;
• вертикальное – монтируется внизу, поскольку обладает большой массой. Так как ветер внизу слабее вдвое, стало быть, мощность установки понижается примерно в 8 раз. Из плюсов – низкий уровень шума и удобство эксплуатации.

Вне зависимости от модели конструкции, для создания самодельного ветрового генератора необходимо подготовить:

• автомобильный генератор;
• вольтметр;
• реле зарядки аккумуляторной батареи;
• регулятор напряжения для переменного электротока;
• материал для создания лопастей;
• аккумуляторную батарею (гелиевую либо кислотную);
• короб для закрывания проводки;
• емкость (некорродирующая кастрюля либо алюминиевое ведро);
• выключатель на 12 В;
• электрический 3-жильный кабель (сечением не менее 2,5 мм2);
• старую водопроводную трубу (диаметром не менее 15 миллиметров, длиной 7 метров);
• лампочку-зарядку;
• 4 болта с шайбами и гайками;
• железные хомуты для фиксации.

Наряду с этим, нужно иметь для работы специализированный инструментарий:

• шлифмашину с дисками;
• маркер;
• шуруповерт;
• электродрель со сверлами;
• ножницы по металлу;
• комплект накидных ключей;
• газовые ключи различных номеров;
• кусачки;
• рулетку.

Ротор

При создании ветроэлектрической установки следует принять в расчет, что ротор любого автомобильного генератора, даже от ВАЗ, имеет обмотку электромагнитного возбуждения. Если все выполнять собственными силами, его конструкцию можно сделать проще. Следует удалить коллектор, перемотать статорную обмотку, что даст возможность переделать устройство в тихоходное. Желательно переделать железный ротор.

На ось ротора в обязательном порядке вытачивается не подверженная влиянию магнитного поля насадка из алюминия. На нее помещают специализированный бандаж из металлической трубы.

Это следует делать с незначительной натяжкой. На поверхности бандажа производят разметку и посредством суперклея ставят прямоугольники из магнитов, изготовленных из неодима. Их приклеивают на агрегат с незначительным перекосом, что не допускает залипания, соблюдая чередование полюсов. Между этих элементов заливают эпоксидку, что дает возможность сровнять поверхность.

Такая ветроэлектрическая установка будет производить удовлетворяющее потребности количество электроэнергии лишь при частоте вращения 6000 обмин. Чтобы сделать его производительным и при 600 об/мин, нужно увеличить статорную обмотку в 5 раз. Параллельно следует сделать меньше и само сечение силового привода.

Лопасти данной ветроэлектрической установки должны быть большого размера. Для понижения магнитного поля желательно перебрать пластинки статора, выровнять их, после чего смонтировать обратно.

Ветровое колесо

Лопасти, наверное, самая значимая часть ветроэлектрической установки. От их конструкции напрямую зависит работа других узлов установки. Делают их из различных материалов, порой даже из канализационной полипропиленовой трубы.

Лопасти из трубы несложны в создании, стоят недорого и не подвергаются воздействию влажности.

Последовательность изготовления лопастной системы следующая.

1. Требуется произвести расчет длины лопасти. Диаметр трубы должен составлять 1/5 от совокупного метража. Например, если лопасть будет равняться метру, то подойдет труба диаметром 20 сантиметров.
2. Разрезаем трубу посредством лобзика по длине на 4 отрезка.
3. Из одного отрезка делаем крыло, которое будет служить образцом для вырезания остальных лопастей.
4. Заусенцы на концах обрабатываем абразивом.
5. Лопасти закрепляем к диску из алюминия с приваренными полосками для фиксации.
6. Затем к этому диску прикрепляем электрогенератор.

По окончании сборки лопастной системе требуется балансировка. Ее фиксируют на треноге в горизонтальной позиции. Мероприятие проводят в закрытом от ветра помещении. Если балансировка выполнена правильно, колесо должно быть неподвижно. Когда же лопасти крутятся самостоятельно, то их необходимо подточить до придания баланса всей структуре.

Лишь при успешном завершении этой операции необходимо перейти к испытанию точности вращения лопастей, они должны вращаться в одной плоскости без нарушения баланса. Допустимо отклонение в 2 миллиметра.

2-лопастной винт на электрогенератор без переделки

По большому счету если на электрогенератор установить скоростной 2-лопастной винт диаметром 1-1,2 метра, то подобные обороты свободно достигаются при скорости ветра 7-8 м/с. Следовательно, можно изготовить ветрогенератор и без переделки электрогенератора, только функционировать он станет при скорости ветра от 7 м/с.

Изготовление мачты

Для создания мачты подойдет водопроводная труба диаметром не меньше 15 сантиметров, длиной приблизительно 7 метров. Если в границах 30 метров от намечаемого места установки имеются сооружения, то в высоту устройства вносят коррективы в сторону увеличения.

Для продуктивного функционирования ветроэлектрической установки лопастник поднимают выше преграды по меньшей мере на 1 метр.

Основу мачты и колья для фиксирования растяжек заливают бетоном. К колышкам варят хомуты с болтами. Для растяжек используется 6-миллиметровый трос, покрытый цинком.

Сборка

Для сборки ветроэлектрической установки требуется изготовить поворотную ось. Ее можно создать из подшипников и колена 15-сантиметровой трубы с гайками и резьбой. Следует залить трубу эпоксидкой в теле подшипника, а его залить на куске пластиковой трубы, диаметром 50 миллиметров. В результате получится подвижная ось.

Последовательность монтажа ветрогенератора:

• из профиля 50×25 миллиметров изготовить 60-сантиметровую балку;
• зафиксировать ее на балку электрогенератора;
• зафиксировать хвост;
• проделать отверстия для фиксации вращающейся оси;
• установить лопасти;
• зафиксировать готовый ветряк на мачте;
• подключить маленький аккумуляторный блок;
• подключить мультиметр.

Ветроэлектрическая установка смонтирована и готова к эксплуатации. Этот ветрогенератор при маловетреных погодных условиях в силах без труда гарантировать светодиодное освещение, работу телевизионного приемника с ноутбуком и иные мелочи. Но это исключительно при маловетреных погодных условиях. При мощном ветре получение электроэнергии увеличивается в разы.

Как изготовить ротор

При изготовлении ветрогенератора необходимо учесть, что ротор автомобильного генератора оснащен обмоткой электромагнитного возбуждения. Если все делать своими руками, его конструкцию допускается упростить. Можно убрать коллектор, перемотать обмотки статора, что позволит трансформировать агрегат в тихоходный. Рекомендуется переделать железный ротор.

Схема ротора с обмоткой для самодельного ветряка

На вал ротора обязательно вытачивается немагнитная алюминиевая насадка. На нее устанавливают специальный бандаж из стальной трубы. Это необходимо делать с небольшим натягом. На поверхности бандажа делают разметку и при помощи суперклея устанавливают прямоугольники из неодимовых магнитов, придерживаясь чередования полюсов. Между данными элементами заливают эпоксидную смолу, что позволяет выровнять поверхность.

Такой ветрогенератор будет вырабатывать достаточное количество энергии только при частоте вращения 6000 оборотов за минуту. Чтобы сделать его продуктивным и при 600 об./мин., необходимо увеличить обмотку статора в пять раз. Одновременно необходимо уменьшить и само сечение привода.

Чтобы ветряк работал эффективнее, необходимо использовать самодельный генератор для ветряка, применяя неодимовые магниты. Их наклеивают на агрегат с небольшим перекосом, что предотвращает залипание. Лопасти данного ветряка должны иметь большой размер. Для уменьшения магнитного поля рекомендуется перебрать пластины статора, выровнять их, после чего собрать обратно.

Двухлопастной винт на генератор без переделки

В принципе если на генератор поставить скоростной двух-лопастной винт диаметром 1-1.2 метра, то такие обороты легко достигаются при ветре 7-8м/с. Значит можно сделать ветряк и не переделывая генератор, только работать он будет на ветре от 7м/с. Ниже скриншот с данными двух-лопастного винта. Как видно обороты такого винта при ветре 8м/с составляют 1339 об/м.

Так-как обороты винта растут линейно в зависимости от скорости ветра, то (1339:8*7=1171 об/м) при 7м/с начнётся зарядка АКБ. При 8 м/с ожидаемая мощность опять-же по расчёту должна быть (14:1200*1339=15.6 вольт) (15.6-13=2.6:0.4=6.5 ампер*13=84.5 ватт). Полезная мощность винта судя по скриншоту 100 ватт, по-этому он свободно потянет генератор и должен недогруженный выдать даже больше оборотов чем указано. В итоге 84 .5 ватт должно быть с генератора при 8 м/с, но катушка возбуждения потребляет около 30-40 ватт, значит в аккумулятор пойдёт всего 40-50 ватт энергии. Совсем мало конечно так-как переделанный на магниты генератор и перемотанный при этом-же ветре на оборотах 500-600 об/м выдаст в три раза больше мощности.

При ветре 10 м/с обороты будут (1339:8*10=1673 об/м), напряжение в холостую (14:1200*1673=19.5 вольт), а под нагрузкой АКБ (19.5-13=6.5:0.4=16.2 ампер*13=210 ватт). В итоге получится 210 ватт мощности минус 40 ватт на катушку и полезной мощности останется 170 ватт. При 12 м/с будет примерно так 2008 об/м, напряжение без нагрузки 23.4 вольта, ток 26 ампер, минус 3 ампер на возбуждение, и того 23 ампер ток зарядки аккумулятора, мощность 300 ватт.

Если сделать винт меньшего диаметра, то обороты ещё возрастут, но тогда винт не потянет генератор когда достигнет порог зарядки акб. Я посчитал разные варианты во время написания этой статьи и дву-лопастной винт оказался самым оптимальным для генератора без переделки.

В принципе если рассчитывать на ветра от 7м/с и выше, то такой ветрогенератор будет хорошо работать и выдавать 300 ватт при 12 м/с. При этом стоимость ветряка будет совсем небольшой, по сути только цена генератора, а винт и остальное можно сделать из того что есть. Только винт нужно делать обязательно по расчётам.

Переделанный правильно генератор начинает давать заряду уже с 4 м/с, при 5 м/с ток зарядки уже 2 ампера, при этом так-как ротор на магнитах, то весь ток идет в АКБ. При 7 м/с ток зарядки 4-5 ампер, а при 10 м/с уже 8-10 ампер. Получается что только при сильном ветре 10-12 м/с генератор без переделки может сравнится с переделанным, но он ничего не даст на ветре меньше 8 м/с.

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.

Самовозбуждение автомобильного генератора

Чтобы генератор самовозбуждался без аккумулятора в ротор нужно поставить пару маленьких магнитиков. Если катушку возбуждения запитать от аккумулятора, то она постоянно и не зависимо от того вырабатывает энергию или нет ветрогенератор, будет потреблять свои 3 ампера и заряжать аккумулятор. Чтобы этого не происходило нужно поставить блокирующий диод, чтобы ток шол только в акб, а обратно не уходил.

Катушку возбуждения можно запитать от самого генератора, минус на от корпуса, а плюс от плюсового болтика. А в зубы ротора нужно поставить пару маленьких магнитиков для самовозбуждения. Для этого можно просверлить сверлом дырочки и на клей посадить маленькие неодимовые магнитики. Если нет неодимовых магнитов то можно вставить обычные ферритовые от динамиков, если маленькие, то просверлится и вставить, или проложить между когтей и залить эпоксидной смолой.

Так-же можно использовать так-называемую таблетку, то-есть реле-регулятор как в автомобиле, который будет отключать возбуждение если напряжение АКБ достигло14.2 вольта, чтобы не перезарядить. Ниже на рисунке схема самовозбуждения генератора. Вообще генератор сам возбуждается так-как ротор имеет остаточную намагниченность, но это происходит на высоких оборотах, лучше для надёжности добавить магниты. В схему включен реле-регулятор, но его можно исключить. Развязывающий диод нужен чтобы аккумулятор не разряжался так-как без диода ток будет течь в обмотку возбуждения (ротор).

Так-как ветрогенератор будет очень маленький с винтом диаметром всего 1 метр, то никакие защиты от сильного ветра не нужны и с ним ничего не случится если будет крепкая мачта и крепкий винт.

Есть генераторы на 28 вольт, но если их использовать для зарядки 12 вольт АКБ, то оборотов нужно в два раза меньше, около 600 об/м. Но так-как напряжение будет не 28 вольт, а 14, то катушка возбуждения будет давать только половину мощности и напряжение генератора будет меньше, по-этому ничего не получится из этого. Можно конечно попробовать в генератор, статор которого намотан на 28 вольт, поставить ротор на 12 вольт, тогда должно быть получше и зарядка начнётся раньше, но тогда нужны два одинаковых генератора чтобы заменить ротор, или искать отдельно ротор или статор.

Разбор ошибок конструирования

Сборка ветрогенератора в бытовых условиях собственными руками – дело, конечно же, не безошибочное. Даже в конструкциях промышленных ветряков инженерами допускаются ошибки. Но на ошибках учатся, о чём подтверждают вполне состоявшиеся бытовые конструкции.

Итак, среди ошибок при устройстве бытовых ветряных генераторов часто фигурирует такая деталь, как отсутствие в конструкции генератора модуля торможения. Стандартное исполнение таких приборов (автомобильных или тракторных) такой детали не предусматривает. Значит, генератор необходимо дорабатывать.

Однако не каждому «конструктору» хочется заниматься этим тонким делом. Многие игнорируют эту деталь, надеясь на «авось». Как результат – при сильном ветре винт раскручивается до неимоверно высоких скоростей. Подшипники генератора не выдерживают, разбивают посадочные места алюминиевых крышек. Происходит клин ротора.

Разрушенный ветрогенератор по причине недоработок в конструкции. Ошибки конструирования и монтажа подобных конструкций приводят к тяжёлым последствиям

К этой же теме относится недоработка, связанная с отсутствием ограничителя поворота флюгера. Нередко этот компонент попросту забывают установить и вспоминают только тогда, когда потоки ветра начинают раскручивать «петушка» вокруг своей оси, как юлу в передаче «Что? Где? Когда?». Результат плачевный.

Минимум ущерба  – перекручивание и обрыв электрического кабеля, а в тяжёлых случаях – разнос всей конструкции.

Другая примечательная ошибка сборки – неправильный расчёт точки центра тяжести на основании флюгера. В этом случае устройство какое-то время может функционировать нормально. Но со временем образуется перекос на подшипниковом узле, свобода вращения ограничивается, эффективность конструкции по отдаче энергии резко снижается.

Нередко током, полученным от генератора, пытаются напрямую питать аккумуляторную батарею. Совсем скоро начинают удивляться – почему аккумулятор не держит заряд или обнаруживают пробой 2-3 банок.

Это банальная и естественная ошибка, так как в любом случае заряд АКБ должен проходить в условиях определённых токов и напряжений. Здесь нужен контроль этого процесса.

Обслуживание устройства

Чтобы сделанный ветряк работал долгие годы и без перебоев, необходимо проводить периодический технический контроль и обслуживание.

1. Чистить, смазывать и регулировать токосъёмник нужно раз в 2 месяца.
2. Ремонтировать лопасти, если возникает вибрация и разбалансировка во время вращения.
3. Раз в 3 года красить антикоррозийной краской металлические элементы.
4. Проверять и регулировать крепления и трос мачты.

На эффективность работы прибора влияет местность, где установлен ветрогенератор (пустырь, наличие ветров). Но в любом случае иметь данный источник энергии, независимый от стационарного электроснабжения, никогда не будет лишним.

Фото-пример сборки ветряка по шагам

Рассмотрим пример сооружения ветряка на 24 В, собранного на базе автомобильного генератора. Самоделка начинает стабильно работать при силе ветра 5 м/с. В средне-ветреную погоду с порывами от 15 м/с установка поставляет от 8 до 11 А, в дни с сильными ветрами КПД увеличивается. Мощность не более 300 Вт.

Фактически вся работа выполнена, остается соединить разрозненные компоненты полезной в быту установки:

Галерея изображенийФото из Для защиты ветрогенератора от перегрева и перегрузок соединяем его с контроллеромДля того чтобы ветрогенератор активно реагировал на порывы ветра с разных сторон, сооружаем хвостовую часть. Его лопасть делаем из жестиЛопасть, изготовленную для хвостовой части, фиксируем на планке, играющей роль хвостаУстанавливаем ветряк на мачту и проверяем его работоспособностьШаг 9: Установка контроллера ветрогенератораШаг 10: Устройство хвостовой части ветрякаШаг 11: Крепление лопасти к хвостуШаг 12: Проверка работоспособности ветряка

Сооруженная своими руками установка развивает 24 В, применять ее можно для зарядки аккумуляторов мобильной техники и для поставки энергии в линии освещения с энергосберегающими светильниками.

Особенности конструкции лопастей

Относительно конструктивных особенностей лопастей будущего генератора следует отметить, что они не должны быть слишком длинными, а их общее количество обычно не превышает трёх. Подобный выбор объясняется тем, что вес вращающихся элементов в этом случае будет меньше, и риск их разрушения резко снижается.

Обратите внимание! В ряде промышленных образцов используются длинные и сравнительно тяжёлые лопасти, но при этом в их конструкции предусмотрен изменяющийся угол наклона плоскости вращения.

Такое устройство подвижного механизма позволяет менять обороты с одновременным снижением уровня шумности.

Примерная стоимость самого недорого образца промышленной ветроустановки мощностью до 1 кВт составляет около 50-ти тыс. руб. и более. Для большинства пользователей такая сумма оказывается абсолютно «неподъёмной». Этим объясняется желание многих из них попытаться изготовить ветряной агрегат самостоятельно, воспользовавшись возможностями старого, но ещё рабочего автогенератора.

Генератор для ветряка своими руками: видео