Как сделать ветрогенератор из автогенератора

Ветряки – перспективная альтернатива для традиционной энергетики. Энергия ветра, преобразованная в электричество, обещает стать дешёвой, просто добываемой и малозатратной. А если брать во внимание счета, которые приходят сейчас за электричество, то в целях экономии стоит попытаться собрать собственный ветрогенератор, согласны?

Есть реальные примеры создания установок, вырабатывающих приличный объем энергии. Тем не менее возможности ветряков пока существенно опережают конкурентов, способных противостоять традиционному способу добычи электричества.

Мы представили руководство, следуя которому вы сможете собрать ветрогенератор из автомобильного генератора своими руками. В предложенной к ознакомлению статье подробно разобраны распространенные ошибки, которые допускают при конструировании ветряков. Для наглядности статья сопровождается тематическими фото- и видеоматериалами.

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.

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.

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.

Технология сборки ветрогенератора

Оптимальной основой для генератора домашнего ветряка видится модель АТ-700, взятая от трактора серии ДТ. Правда этот тракторный генератор в его изначальном виде рассчитан на частоту вращения ротора до 6000 об/мин. Под конструкцию домашнего ветряка такой параметр явно чрезмерный.

Есть два выхода из положения:

1. Применить какой-нибудь редуктор-мультипликатор, дающий требуемое передаточное отношение.
2. Перемотать существующую обмотку статора АТ-700 под малые обороты.

В принципе, оба варианта модернизации прибора достижимы. Но, судя по отзывам состоявшихся конструкторов, вариант с перемоткой обмотки статора более приемлем. Тем более если учитывать вес самого генератора АТ-700, достигающий 6 кг.

Если прибор дополнить редуктором, вес общего модуля увеличится вдвое. А это важный параметр для конструкции ветряка. Вес всегда стремятся уменьшить.

Шаг #1. Винт ветряной электростанции

Материалом для изготовления лопастей винта служит поливная алюминиевая труба (d = 200 мм) длиной 0,7 – 1,0 м. Изначально её разрезают вдоль на четыре отрезка, а затем из двух или трёх полученных частей вырезают лопасти требуемой формы.

Так как алюминий – материал, хорошо поддающийся обработке, вырезать из куска трубы нужную форму лопасти не проблема. Главное – правильно рассчитать и нарисовать шаблон.

Приготовленные лопасти будущего винта необходимо как-то скрепить и насадить на вал генератора. Эта работа более сложная, требует точного баланса и особенно при выполнении трехлопастной конструкции. Есть масса вариантов изготовления диска винта. Один из них – создание этой детали из алюминиевых пластин.

Потребуется рассчитать диаметр диска винта с учётом метровой длины лопастей. Для размаха крыла в 2 метра, расчётный диаметр диска может составлять 150-200 мм. На основании рассчитанного диаметра из листового алюминия вырезается необходимое количество круглых пластин (6-7 шт.).

Вырезанные круглые пластины накладывают друг на друга, выравнивают по кромкам и скрепляют. Для скрепления лучше всего использовать качественный эпоксидный клей. Но не исключены также иные методы крепежа.

На готовом склеенном диске необходимо в центральной точке разметить и просверлить отверстие под крепление на валу генератора. Отверстие доработать шпоночным пазом под размер шпонки, установленной на валу ротора генератора.

Приготовленный таким способом пропеллерный диск размечают под крепление лопастей. По намеченным линиям сверлят отверстия для болтов крепления кронштейнов. Эти детали тоже делаются алюминиевыми с подбором по толщине, достаточной для компенсации передаваемых усилий.

Останется приложить изготовленные ранее лопасти к диску в намеченных точках соединения, сбалансировать их на ровной поверхности и закрепить болтами.

Шаг #2. Изготовление мачты из трубы

Тракторный генератор АТ-700, оснащённый самодельным винтом, уже представляет собой реальный ветряк. С целью получения максимального эффекта от конструкции, её желательно поднять метров на 5-7 и к тому же обеспечить круговое перемещение на 360°.

Поэтому флюгер-ветряк ставят на мачту, которую проще всего изготовить на базе металлической трубы.

Мачта высотой 5-7 метров, оснащённая наверху ветрогенератором, будет испытывать значительные нагрузки. Соответственно диаметр металлической трубы нужен достаточно большой – не менее 50 мм по наружному размеру.

Крепление мачты выполняется за счёт четырёх тросовых растяжек, закреплённых сверху ближе к ветряку и растянутых в противовес друг другу.

Под верхний обрез трубы-мачты, во внутреннюю область, запрессовывается пара подходящих подшипников или крепится каким-то иным способом. Это будет опорный крутящийся блок, куда встанет флюгер с генератором и винтом. Остаётся сделать сам флюгер и установить на него всё необходимое оборудование.

Шаг #3. Как сделать алюминиевый флюгер

Флюгерную конструкцию, на одном конце которой место под автомобильный генератор с винтом, а на другом – место под «хвостовик», рекомендуется делать из лёгкого прочного материала.

Например, алюминиевая труба прямоугольного профиля подошла бы под основание в самый раз. В качестве крепежа генератора к профильной трубе удобнее применить хомуты из мягкой металлической ленты (лучше нержавеющей).

Хвост флюгера можно соорудить из того же алюминиевого листа и закрепить его к профильной трубе уголками. В точке центра тяжести, на профильной трубе, необходимо укрепить металлический штырь из нержавейки.

Эта деталь – в виде длинного болта (250-300 мм), диаметром около 30 мм (рассчитывается), проходит поперёк сквозь тело профильной алюминиевой трубы и закрепляется снизу гайкой. Поверх гайки ставится контргайка.

Диаметр резьбы болта должен быть чуть меньше внутреннего диаметра колец подшипников, запрессованных в трубе-мачте. В центре болта, по его оси, просверливается отверстие 7-10 мм. Сквозь это отверстие будет пропускаться электрический кабель от генератора и по трубе уходить вниз к месту подключения.

Шаг #4. Установка и подключение ветрогенератора

После всех описанных приготовлений (обязательно в условиях безветренной погоды) приступают к установке:

1. На основании флюгера крепят хомутами тракторный генератор.
2. Поднимают мачту от земли на 1,5 – 2 метра и устанавливают флюгер опорным болтом на подшипники.
3. Одновременно пропускают кабель от генератора сквозь тело болта и дальше внутри трубы до нижней точки выхода.
4. Также чуть ниже флюгерного основания жёстко устанавливают ограничитель, позволяющий вращаться флюгеру на 360° в одну или другу сторону, но не более того.
5. Поднимают мачту окончательно и укрепляют тросовыми растяжками.
6. Подключают концы кабеля к приёмному устройству (обычно через контроллер к аккумуляторной батарее).

На этом конструирование ветрового генератора можно считать завершённым. Однако есть ещё масса отдельных деталей процесса, с которыми придётся столкнуться в период применения устройства.

Эти детали связаны уже с автоматикой, регулирующей накопление и распределение энергии. Такие устройства как контроллер заряда, инвертор тока и прочие, являются обязательными компонентами ветровых генераторов.

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.

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.

О том, как правильно рассчитать ветрогенератор, узнаете из предложенной нами статьи.

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.

Домашним мастерам, заинтересованным темой сборки ветрогенератора, предлагаем ознакомиться еще с одним оригинальным вариантом. В предложенной статье описано изготовление генерирующей установки из бросовых деталей стиралки.

Выводы и полезное видео по теме

Даже обычный электрический шуруповёрт может стать ветряком, если знать основы устройства ветрогенератора.

Интерес к ветрогенераторам не снижается. Напротив, этот вариант добычи электрической энергии всё чаще рассматривается на уровне владельцев загородной недвижимостью.

Очевидно, если совмещать сразу несколько видов энергии – ветра, солнца, гидротурбин или атомных станций, такое совмещение может дать экономический эффект. При этом риски пользователя остаться без электричества сводятся к нулю.

Хотите рассказать о том, как собственноручно собрали ветряк для обеспечения электричеством дачи? Желаете поделиться полезными сведениями, не упомянутыми в статье? Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке, делитесь впечатлениями, только вам известными техническими нюансами и фото по теме статьи.

Так называемые «ветряные» генераторы принято относить к широко обсуждаемым в последние годы источникам альтернативной энергии. В сравнении с солнечными аккумуляторами, например, получаемое с их помощью электричество обходится пользователю достаточно дёшево (примерно в 3 раза дешевле, чем преобразование энергии солнца). С тем, как выглядит самодельный ветряк из автомобильного генератора, можно ознакомиться на рисунке ниже.

Такой самодельный генератор подходит лишь для жителей регионов, где имеются естественные условия для постоянного перемещения воздушных масс, что обеспечивает его достаточную эффективность.

Выбор подходящей конструкции

Прежде чем собирать ветрогенератор своими руками из автомобильного генератора, желательно ознакомиться с известными конструкциями этих устройств, отличающимися расположением рабочей оси (горизонтальное или вертикальное). В домашних условиях предпочтение принято отдавать горизонтальному варианту, обеспечивающему в два раза больший КПД (при тех же суммарных затратах).

Размещаемый по горизонтали генератор для ветряка представлен на фото ниже по тексту.

При сравнении горизонтальных и вертикальных исполнений ветряных генераторов особого внимания заслуживают следующие моменты:

• Монтируемый вертикально механизм из-за большого веса генераторного узла может устанавливаться лишь на незначительной высоте, где скорость потоков ветра и мощность генерации существенно снижаются;
• С другой стороны, шумность таких установок заметно ниже, чем у горизонтальных, что обязательно принимается в расчёт, когда предполагается делать самодельный ветрогенератор;
• И, наконец, для вертикально размещаемой модели не потребуется отдельного узла ориентации на ветер, что несколько упростит ее конструкцию;
• Добавим ко всему перечисленному, что движок в таком исполнении имеет низкий пусковой момент и удобен в обслуживании.

Дополнительная информация. В случае применения специальных направляющих, обеспечивающих плавную регулировку высоты размещения силового агрегата, его производительность может существенно увеличиться.

При этом повреждения от порывов ветра практически исключаются за счёт введения в конструкцию элементов защиты, в результате чего она получается немного сложной, но, тем не менее, экономически выгодной. Все эти достоинства вертикальной модели являются вескими аргументами в пользу её выбора.

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.

Ветряк из автогенератора

У большинства автолюбителей среди запчастей в гараже всегда имеется запасной или снятый со старой машины генератор, пока не используемый по назначению. Его наличие в личном хозяйстве является прекрасным поводом для того, что собрать ветрогенератор из автомобильного генератора.

На данный момент в сети имеется множество информации по сооружению таких агрегатов, что позволяет выбрать подходящую модель для сборки в домашних условиях (один из таких образцов на фото ниже).

Отдельно обратим внимание на то, что старый механизм от автомобиля может быть даже неисправным. Это не так важно, поскольку всё равно потребуется его основательная переделка, а некоторые детали могут использоваться как запасные.

Важно! Основное условие целесообразности сборки такой модели – наличие сильных ветров в данной местности.

Это требование объясняется тем, что автомобильный генератор относится к высокоскоростному оборудованию, а при слабых ветрах достичь нужных оборотов не всегда удаётся.

Комплектующие

Для того чтобы собрать ветряк своими руками, помимо старого генератора, потребуется целый набор дополнительных узлов и деталей, перечень которых приводится ниже:

• Исправный и хорошо заряженный АКБ;
• Комплект соединительных проводов;
• Контроллер плюс преобразовательный инвертор, вместе образующие схему питания от ветряного генератора (на рисунке ниже приведён полный комплект силовой установки).

Из неё видно, что такая конструкция даже при условии самостоятельного изготовления всё равно обойдётся недёшево. К этому следует добавить, что в процессе её эксплуатации аккумуляторное устройство (АКБ) периодически придётся заменять.

Помимо этого, для возбуждения обмотки ротора потребуется ещё одна электронная плата, а также комплект съёмных щёток с коллектором.

Самостоятельное изготовление

При изучении вопроса о том, как сделать такое устройство проще, рекомендуется заменить ротор со щётками и коллектором на более простую конструкцию на основе постоянных магнитов, зафиксированных на вращающемся узле генератора.

При такой переделке дополнительно потребуется перемотать обмотки статора, чтобы несколько снизить обороты преобразователя энергии. Все рассмотренные выше детали хорошо видны на приведённом ниже рисунке.

Переделка ротора и статора

Порядок переделки ротора может быть представлен следующим образом:

• Сначала на алюминиевую немагнитную насадку переделываемого ротора устанавливается отрезок трубы, одеваемый на него с натягом;
• После его разметки на основании бандажа приклеивается на клей «Момент» несколько прямоугольных магнитов из неодима (с чередованием противоположных полюсов);
• Между фрагментами заливается эпоксидная смола, а после её застывания поверхность тщательно шлифуется.

При использовании «родного» статора автомобиля для выработки достаточного количества электроэнергии необходимо, чтобы ротор вращался с довольно высокой частотой (порядка 6000 об./мин.). С целью снижения этого показателя хотя бы до 600 оборотов в минуту нужно будет перемотать статорную обмотку, увеличив число витков в ней, примерно в пять раз.

Одновременно с этим сечение наматываемого провода потребуется немного уменьшить.

Обратите внимание! К относительным недостаткам генераторов на сверхмощных магнитах относят эффект залипания, затрудняющий начальный пуск устройства.

Для снижения последствий этого эффекта чередующиеся магнитные фрагменты наклеиваются на основание с небольшим перекосом. Помимо этого, с целью снижения паразитного действия специалисты рекомендуют перебрать пластины статора, полностью разобрав его с помощью подходящего инструмента.

После разборки отдельные элементы пакета пластин выравниваются на небольшой наковальне или основании тисков посредством резинового молотка. Для сборки статора потребуется специальная оснастка, позволяющая стягивать их с помощью небольших струбцин.

Обустройство ветряного колеса

В качестве лопастей ветряка удобнее всего использовать дюралевую трубу, диаметр которой составляет не менее одной пятой от предполагаемой длины. Для примера, берётся труба метровой длины с диаметром 20 см, которая разрезается затем по продольным линиям на четыре равные полосы.

Из каждой получившейся заготовки делается одно крыло, причём первое из них может использоваться в качестве шаблона для изготовления оставшихся трёх. Края получившихся заготовок скругляются напильником, а затем тщательно шлифуются до идеального состояния.

Закрепляются лопасти на старом диске, снятом с отработавшей свой срок циркулярной пилы, прежде сточив все имеющиеся зубья и высверлив установочные отверстия. Изготовленные по шаблону лопасти должны иметь форму, которая подбирается экспериментальным путём (после целого ряда опытов по достижению максимальной производительности).

В заключение обзора отметим, что собрать работающий механизм, обеспечивающий требуемую эффективность генерации, удаётся лишь пользователям, имеющим некоторый опыт проведения соответствующих работ. В этом случае грамотно изготовленный ветряной генератор сможет обеспечить потребителя электроэнергией мощностью до 1 кВт.

Видео

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 38-16
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 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.

А вот фотография аккумуляторного блока системы.