Ветрогенератор является довольно простой и надежной конструкцией в плане источника автономной электрический энергии. Описанный в данной статье, тип генератора работает на постоянных магнитах и является переделанной моделью из асинхронного двигателя. Генератор сделан из старого четырех полюсного двигателя. Так как тут попытка такого преобразования – первая, то здесь не имела значения мощность двигателя, скорее дело в практическом применении и чистого интереса. Первым делом необходимо было разобрать двигатель. Удивило состояние деталей внутри конструкции – они были практически новые, что не могло не радовать.
Теперь необходимо было проточить ротор. Зачастую такую работу необходимо производить только, если имеются навыки токарного дела.Так как, таких навыков не имеется, пришлось обращаться за помощью к знакомому токарю.
Далее нужно было подобрать магниты и рассчитать скос магнитного полюса. Скос делается для того, чтобы не происходило залипание. Как только все расчеты были проведены, тут же распечатал шаблон и пробил отверстия.
Данный шаблон нужен для того, что бы показать места, где именно нужно клеить магниты. Если правильно рассчитать угол скоса, то проблем при проклейке магнита не должно возникать. В основном, такая работа займет не более двух часов.
Далее плотно обмотал ротор скотчем. Делать это следует снизу, плавно двигаясь вверх. И только на самом верху оставить зазор. Следом спокойно залил все это эпоксидной смолой, для достижения большей герметичности и надежности. Когда производится процесс проточки ротора, то необходимо брать запас раза в 1,5 – 2 больше расчетного. Все дело в том, что если мало сточить, что ротор просто не сможет войти. Можно, конечно сточить магниты, но в дальнейшем это может быть чревато перегревом генератора, так что лучше заранее позаботиться обо всех нюансах.
Теперь следует собрать генератор воедино и проверить возможность его оборотов. Достаточно просто провернуть ротор двумя пальцами. Обороты должны проходить легко, без залипания и трения. Теперь, когда конструкция полностью готова, можно приступать к процессу съема характеристик.
Естественно, при первых замерах нельзя гарантировать точные характеристики генератора, но все же примерно прикинуть достаточно. После того, как все характеристики сняты, можно приступать к изготовлению лопастей.
По данным характеристики можно отметить, что диаметр турбины будет соответствовать 1,7 метра, а быстроходность Z 5.
Изготовив полностью всю конструкцию, необходимо проверить ее работоспособность. Достаточно проверить ее работу, заменив обычный флюгер. Здесь достаточно небольшого ветра, что бы генератор пришел в действие. Поэтому необходимо аккуратно установить конструкцию вместо флюгера и привести в действие. Как уже говорилось, наличие ветра лишь придаст эффектным оборотам данной конструкции, но главное, что бы в это время генератор был уже закреплен.
Данная конструкция сможет спокойно отработать в течении нескольких месяцев, причем без ремонта или замены конструктивных частей. Конечно, при условии, что все сделано правильно. После нескольких месяцев работы следует полностью проверить генератор.
Этап 1: ознакомление с комплектующими
Электричество – дорогостоящий ресурс, а его экологическая безопасность под сомнением, т.к. для получения электроэнергии используют углеводороды. Это истощает недра и отравляет окружающую среду. Оказывается, можно обеспечить дом энергией ветра. Согласитесь, было бы неплохо иметь запасной источник электроэнергии, особенно в местности, где часто встречаются перебои с электричеством.
Преобразующие установки слишком дороги, но, приложив некоторые усилия, их можно собрать самостоятельно. Давайте попробуем разобраться, как собрать ветрогенератор своими руками из стиральной машины.
Далее мы расскажем вам, какие материалы и инструменты потребуются для работы. В статье вы найдете схемы устройства ветрогенератора из стиральной машины, советы экспертов по сборке и эксплуатации, а также видеоролики, наглядно демонстрирующие сборку устройства.
Ветрогенераторы редко используют в качестве главных источников электроэнергии, а вот как дополнительные или альтернативные они идеальны.
Это хорошее решение для дач, частных домов, расположенных в местностях, где часто бывают проблемы с электричеством.
Сборка ветряка из старых бытовых приборов и металлолома – это реальные действия для защиты планеты. Мусор – настолько же актуальная экологическая проблема, как и загрязнение окружающей среды продуктами сгорания углеводородов
Самодельный ветрогенератор из шуруповерта, или двигателя стиральной машины обойдется буквально в копейки, зато поможет сэкономить приличные суммы на счетах за энергоресурсы.
Это неплохой вариант для рачительных хозяев, которые не хотят переплачивать и готовы приложить некоторые усилия для сокращения расходов.
Нередко для изготовления ветряков своими руками используют автомобильные генераторы. Они не так привлекательно выглядят, как конструкции промышленного производства, зато вполне функциональны и покрывают часть потребностей в электроэнергии
Стандартный ветрогенератор состоит из нескольких механических устройств, функция которых заключается в преобразовании ветровой кинетической энергии в механическую, а после – в электрическую. Рекомендуем посмотреть статью об и его принципе работы.
В большинстве своем современные модели оснащены тремя лопастями для увеличения КПД и начинают работать, когда скорость ветра достигает хотя бы 2-3 м/с.
Скорость ветра – принципиально важный показатель, от которого напрямую зависит мощность установки.
В технической документации к ветрогенераторам промышленного производства всегда указываются номинальные параметры скорости ветра, при которых установка работает с максимальным КПД. Чаще всего этот показатель составляет 9-10 м/с.
Какие энергозатраты способна покрыть установка?
Установка ветрогенератора рентабельна, если скорость ветра достигает 4 м/с.
В этом случае можно обеспечить практически все потребности:
- Прибор мощностью 0,15-0,2 кВт позволит перевести на эко-энергию освещение комнат. Можно будет также подключить компьютер или телевизор.
- Ветроустановка мощностью 1-5 кВт хватит для обеспечения работы основной бытовой техники, включая холодильник и стиральную машину.
- Для автономной работы всех приборов и систем, включая отопительную, нужен ветряной генератор мощностью 20 кВт.
При проектировании и сборке ветряка из двигателя стиральной машины нужно учитывать нестабильность скорости ветра. Электричество может исчезнуть в любую секунду, поэтому технику нельзя подключать напрямую к генератору.
Ранее мы уже рассматривали , исходя из популярности даной темы, предлагаем создать ветрогенератор из асинхронного двигателя. Необходимо немного переделать электродвигатель, как это сделать читаем далее.
Как сделать ветрогенератор своими руками из асинхронного двигателя
Чтобы сделать генератор для ветрогенератор, мы воспользуемся асинхронным двигателем.
Чтобы изменить двигатель, надо проточить ротор для магнитов, приклеить магниты к ротору и залить эпоксидкой. Кроме того, статор надо перемотать проводом с большей толщиной, дабы понизить показатель напряжения, увеличить ток. Но двигатель мы решили оставить нетронутым, выполнить лишь переделку ротора. Мы воспользовались агрегатом трехфазного типа, мощность его составляет 1,32 киловатт.
Выполняется проточка ротора мотора на токарном станке. Отметим, что в случае данного ротора мы не пользовались гильзой, которая надевается обычно под магниты. Ее наличие объясняется необходимостью усилить магнитную индукцию, магнитами через гильзу замыкаются поля, не происходит рассеивания магнитного поля, все направляется в сторону статора. Данная система предполагает использование весьма сильных магнитов, размер которых составляет 7,6x6 миллиметров. Берется 160 штук, с их помощью обеспечивается достаточная электродвигательная сила и без гильзы.
Первоначально, прежде чем наклеивать магниты, ротор размечается на 4 полюса, выполняется расположение магнитов со скосом. У двигателя было четыре полюса, из-за того, что не происходило перематывания статора, должны присутствовать 5 магнитных полюсов. Выполняется чередование каждого полюса, «южного» и «северного». Полюсам необходимы определенные паузы, магниты здесь располагаются более плотно. После того, как мы разместили магниты, они заматывались с помощью скотча, фиксировались эпоксидкой.
Ротор залипал, ощущалась также проблема в процессе валового вращения. Мы внесли некоторые изменения, удалили магниты и смолу, после чего выполнили новое размещение элементов. При этом упор был сделан на большую равномерность при установке. Выполнив заливку, мы поняли, что залипание стало менее заметным, кроме того, напряжение в процессе вращения генаратора на одинаковых оборотах стало меньше, показатель тока чуть-чуть увеличился.
Мы собрали ветрогенератор и решили прикрепить к нему то или иное приспособление. Решено было прикрепить лампу на 60 ватт и 220 вольт, на оборотах от 800 до 1000 она накаливалась полностью. Кроме этого, чтобы проверить возможности, мы прикрепили лампочку, мощность которой составляет 1киловатт. Обеспечен был половинный уровень нагревания. При 800 оборотах в минуту уровень напряжения составлял 160 вольт. Помимо этого, мы попытались выполнить подключение кипятильник на 0,5 киловатт, очень быстро вода нагрелась.
Рассмотрим подробно винт. Материалом для лопастей выступала поливинилхлоридная труба, диаметр которой равен 160 миллимеров. На фотографии можно увидеть винт, его диаметр составляет 1,7 метра, здесь представлена информация, исходя из которой, выполнялись лопасти.
Несколько позже мы сделали стойку, у которой есть поворотная ось, позволяющая прикреплять хвост и генератор. У системы схема, при которой ветровая головка уходит от ветра с помощью хвостового складывания. Именно поэтому здесь есть определенное смещение от осевого центра системы, при заднем расположении штырька (шкворня, предназначенного для хвоста).
Мы прикрепили ветрогенератор своими руками к мачте, длина которой равняется девять метров. Генератором обеспечивалось напряжение холостого хода, которое достигало 80 вольт. Мы попытались выполнить подключение двухкиловаттного тенна, через определенный промежуток времени он нагрелся, соответственно, можно сделать вывод о наличии определенной мощности у ветряка.
Затем мы собрали специальный контроллер, после чего выполнили подключение с его помощью аккумулятора к зарядке. Обеспечен неплохой показатель по току, появился шум, подобный тому, как происходит при использовании зарядных приспособлений.
В соответствии с данными на электромоторе, показатели были равны 220-380 вольт, при силе тока от 6,2 до 3,6 ампер, соответственно, показатель сопротивления агрегата равняется 35,4ом треугольник/105,5 Ом звезда. В случае двенадцативольтного аккумулятора, заряжающегося по такой схеме, как «треугольник» (самый частый вариант), то получится, что при скорости ветра от 8 до 9 метров в секунду ток составляет около 1,9 ампер, что равняется всего-навсего 23 ватт в час.
Настолько существенное падение объясняется высоким уровнем сопротивления генератора, именно по этой причине выполняется перемотка статора проводом более существенной толщины, благодаря этому гарантируется уменьшение сопротивления агрегата, от чего зависит и показатель силы тока.
Надеемся наша инструкция как создать ветрогенератор для дома своими руками из асинхронного двигателя вам поможет сделать ветрогениратор.
Самодельный ветрогенератор представляет собой установку для выработки электрической энергии за счет использования ветра. Подобные устройства обычно используются в качестве альтернативного источника электроэнергии. Самодельный ветрогенератор для дома способен полностью обеспечивать электричеством семью из нескольких человек. Такие установки являются эффективным способом генерации электроэнергии в населенных пунктах, которые удалены от центральных энергосетей. Ветрогенератор приводится в движение силой ветра, которая затем преобразуется в энергию вращательного движения. Установки на 30 кВт способны использоваться в качестве автономного источника электричества для обеспечения потребностей промышленных и жилых объектов.
Особенности самодельных ветрогенераторов
Для того, чтобы обеспечить электроэнергией частный дом можно использовать вертикальный ветрогенератор мощностью до 2 кВт. Принцип работы ветроэлектрической установки заключается в преобразовании кинетической энергии ветряного потока в механическую энергию лопастей. Механическая энергия в свою очередь вращает ротор и генерирует электрический ток.
Стандартный ветрогенератор состоит из следующих узлов:
- вращающиеся лопасти
- ротор турбины
- генератор и его ось
- инвертор, преобразующий переменный ток в постоянный
- аккумулятор
Ветрогенератор может быть дополнительно оснащен контроллером. Самодельный контроллер для ветрогенератора используется для заряда аккумулятора и контроля за состоянием батареи. При полном заряде аккумулятора контроллер останавливает ветряк.
Работа ветряного генератора осуществляется следующим образом. При вращении ротора генерируется трехфазный переменный ток, который направляется через контроллер и затем подзаряжает батарею постоянного тока. После инвертор преобразует ток для потребления и пускает его для того, чтобы обеспечить освещение и электропитание для телевизора, холодильника и другой бытовой техники.
Виды ветрогенераторов
Ветряки могут различаться по следующим параметрам:
- количество лопастей
- материалы изготовления
- ориентация оси вращения относительно поверхности земли
- шаговый признак винта
Многолопастные модели более эффективны по сравнению с двух- или трехлопастными, поскольку они приводятся в движении при самых малых проявлениях воздушных потоков. Лопасти могут быть жесткими или парусными. Жесткие обычно делаются из металла или стеклопластика. По направлению оси вращения различаются вертикальные и горизонтальные модификации.
Более широкое применение получили ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения ротора. Такие установки отличаются высоким КПД, улучшенной защитой от ураганных порывов ветра и простой регулировкой мощности. Вертикальные модели просты в монтаже, бесшумны и могут работать даже при слабых порывах ветра.
Модель на неодимовых магнитах
Самодельный ветрогенератор на неодимовых магнитах становится все более популярным во многих российских регионах. В качестве основы такого устройства необходимо использовать ступицу от авто с тормозными дисками. Деталь лучше разобрать и проверить на исправность, смазав подшипники и удалив ржавчину.
Неодимовые магниты наклеиваются на диски ротора. К примеру можно взять двадцать магнитов небольшого размера. При выборе количества магнитов нужно помнить, что в однофазном генераторе количество полюсов должно совпадать с числом магнитных элементов. Для трехфазной модели это соотношение может быть 2 к 3 или 4 к 3. В процессе установки магнитов нужно чередовать их полюса. Чтобы не ошибиться желательно использовать прямоугольные магниты. Для крепления магнитов нужно использовать самый надежный клей.
Ролик по сборке такого генератора можно посмотреть тут:
itemprop="video" >
Генератор на магнитах будет работать эффективно, если статорные катушки будут правильно рассчитаны. По опыту известно, что для зарядки аккумулятора на 12 В, в катушках должно быть поровну распределено около 1000 витков. Намотка катушек осуществляется толстыми проводами, чтобы снизить сопротивление. Мачта ветрогенератора должна быть высотой от шести и более метров. Под мачту нужно вырыть яму с дальнейшей заливкой бетона. Лопасти для устройства изготавливаются из поливинилхлоридных труб.
Модель из автомобильного генератора
Самодельный ветрогенератор из автомобильного генератора необходимо делать из комплектующих (аккумулятор, реле и прочее) с одной машины. При этом для создания ветряка лучше использовать автомобильный генератор от мощной техники (например от трактора).
Поскольку потребителям необходим переменный ток, то необходимо предусмотреть инвертор или преобразователь. В регионах с высокой скоростью ветра можно устанавливать ветрогенераторы для выработки больших мощностей.
Для сборки такой модели понадобится следующее:
- автомобильный генератор на 12 В
- аккумулятор
- вольтметр
- реле аккумуляторной зарядки
- лопасти
- крепежный материал
В начале делается ротор. Оптимальным решением будет создание роторного колеса из четырех лопастей. Этот элемент делается из листового железа. При возможности можно использовать железную бочку.
Готовый ветряк соединяется с осью генератора. Для этого высверливается отверстие, соединение фиксируется болтами. После этого собирается электрическая схема и устанавливается мачта. Затем нужно закрепить автомобильный генератор с проводами, которые подсоединяются к аккумулятору и преобразователю напряжения. Для правильной сборки лучше использовать подготовленные чертежи.
Подобная установка монтируется достаточно быстро без особых сложностей. Такой ветрогенератор хорош простотой, надежностью и бесшумной работой.
Видео со сборкой такого ветрогенератора можно посмотреть здесь:
itemprop="video" >
Модель из асинхронного двигателя
Самодельные ветрогенераторы из асинхронного двигателя до 10квт нашли широкое применение для бытовых целей. Для изготовления такого устройства в первую очередь необходимо подобрать электродвигатель с низкими оборотами, у которого имеется три или четыре пары полюсов.
Для изменения двигателя под нужды генератора необходимо проточить ротор и приклеить к нему магниты при помощи эпоксидного клея. Статор перематывается более толстым проводом, чтобы повысить ток. Проточку ротора можно осуществить на токарном станке.
Перед тем, как наклеить магниты ротор нужно разметить на полюса. Для того, чтобы рассчитать необходимое количество магнитов нужно определить длину окружности ротора после проточки. Эта длина соответствует высоте втулки. Толщина магнитов должна находится в диапазоне (0,1- 0,15) D, где D – это диаметр окружности ротора. После этого рассчитывается число секций, куда будут приклеиваться магниты с одним полюсом. Число секций составит L/p, где p – число полюсов электродвигателя, а L- высота втулки.
Магниты должны располагаться под небольшим скосом. Полюса должны чередоваться. Магниты располагаются плотно друг к другу и после приклеивания на эпоксидку заматываются скотчем.
Видео с такой моделью ветрогенератора можно посмотреть тут:
itemprop="video" >
По завершению сборки ветрогенератора его нужно проверить на выходную мощность. Для этого ротор приводится во вращении со скоростью, которая соответствует номинальной скорости модифицированного электродвигателя. Такие испытания можно сделать при помощи дрели и лампочек с разной мощностью.
Оптимальный вариант ветрогенератора нужно выбирать исходя из необходимой мощности из климатических условий конкретного региона.
Для самодельного ветряка удобно использовать асинхронный генератор. Он сразу вырабатывает переменный ток, и нет необходимости подключать инвертор, что упрощает схему сборки. Это означает, что всеми бытовыми приборами можно пользоваться прямо от ветряка. Сделать асинхронный генератор своими руками несложно. Достаточно найти старый асинхронный двигатель (АД) от какого-либо бытового прибора и использовать его в качестве основы для ветряка. Понадобится, правда, несложная переделка.
Принцип работы асинхронного двигателя и генератора
Асинхронный двигатель - это электродвигатель переменного тока. Его особенность состоит в том, что магнитное поле, которое производится током обмотки статора, и ротор вращаются с разной частотой. В синхронных двигателях их частота совпадает. Наиболее распространенная конструкция АД включает в себя фазный ротор и статор, между которыми находится воздушный зазор. Но встречаются и двигатели с короткозамкнутым ротором. Активная часть АД - это магнитопровод и обмотки. Остальные элементы обеспечивают жесткость конструкции, возможность вращения и охлаждение. Ток в таком двигателе появляется благодаря электромагнитной индукции, которая возникает при вращении магнитного поля с определенной скоростью.
В свою очередь, асинхронный ветрогенератор - это двигатель, который работает в генераторном режиме. Приводной ветродвигатель вращает ротор и магнитное поле в одном направлении. При этом возникает отрицательное скольжение ротора, на валу появляется тормозящий момент, после чего энергия передается на аккумулятор. Для возбуждения ЭДС в дело идет остаточная намагниченность ротора, а усиление ЭДС происходит за счет конденсаторов.
Чтобы приспособить АД под ветряк, вам нужно создать в нем движущееся магнитное поле. Для этого проведите ряд преобразований:
- Подберите неодимовые магниты для ротора. От их силы и количества зависит сила магнитного поля.
- Проточите ротор под магниты. Это можно сделать при помощи токарного станка. Снимите пару миллиметров со всей поверхности сердечника и дополнительно сделайте углубления под магниты. Толщина проточки зависит от выбранных магнитов.
- Сделайте разметку ротора на четыре полюса. На каждом разместите магниты (от восьми штук на полюс, но лучше больше).
- Теперь нужно зафиксировать магниты. Сделать это можно при помощи суперклея, но тогда удерживайте элементы пальцами до тех пор, пока клей не схватится (при контакте с ротором магниты будут менять свое положение). Или закрепите все элементы скотчем.
- Следующий шаг - заполнение свободного пространства между магнитами эпоксидной смолой. Для этого обмотайте ротор с магнитами бумагой, поверх нее намотайте скотч, а концы бумажного кокона загерметизируйте пластилином. После изготовления такой защиты внутрь можно заливать смолу. Когда эпоксидка окончательно высохнет, удалите бумагу.
- Зачистите поверхность ротора наждачкой. Для этого используйте бумагу средней зернистости.
- Определите два роторных провода, которые ведут к рабочей обмотке. Остальные провода обрежьте, чтобы не путаться.
На этом основные преобразования завершены. Дополнительно вы можете приобрести контроллер, а из кремниевых диодов сделать выпрямитель для вашего ветрогенератора. Кроме того, проверьте вращение двигателя. Если ход тугой, замените подшипники. Быстрый совет: если хотите увеличить силу тока, а также снизить напряжение в вашем агрегате, то не поленитесь и перемотайте статор толстой проволокой.
Тестирование генератора
Перед установкой готового генератора на осевую конструкцию или мачту нужно его протестировать. Для тестирования понадобится дрель или шуруповерт, а также какая-нибудь нагрузка, например, обычная лампочка, которую вы используете в быту. Подсоедините их к вашему агрегату и посмотрите, на каких оборотах лампочка горит ярко и ровно.
Если тестирование показывает хорошие результаты, то можно приступать к монтажу ветряка. Для этого необходимо изготовить лопастные элементы, осевую конструкцию, подобрать аккумулятор. Подробнее о том, как собрать ветрогенератор, можно почитать .
Правила эксплуатации асинхронного ветрогенератора
Такой ветряк обладает рядом особенностей, которые нужно учитывать при эксплуатации:
- Будьте готовы, что КПД готового устройства будет постоянно колебаться (в пределах 50%). Устранить этот недостаток невозможно, это издержки процесса преобразования энергии.
- Позаботьтесь о качественной изоляции, а также заземлении ветрогенератора. Это обязательное требование безопасности.
- Сделайте кнопки для управления устройством. Это значительно упростит его использование в дальнейшем.
- Кроме того, предусмотрите места для подключения измерительных приборов. Это обеспечит вас данными о работе вашего агрегата, позволит проводить диагностику.
Если сравнивать асинхронный и синхронный ветрогенераторы, то у асинхронных есть как преимущества, так и недостатки.
Преимущества заключаются в следующем:
- Мощные устройства с простой конструкцией, небольшими размерами и весом.
- Высокий уровень эффективности при выработке энергии.
- Нет необходимости в инверторе, потому что такой ветрогенератор производит переменный ток (220/380В). Он может непосредственно питать бытовые устройства или работать параллельно с сетью централизованного энергоснабжения.
- Выходное напряжение очень стабильно.
- Частота на выходе не зависит от скоростей ротора.
- Обладает высокой устойчивостью к коротким замыканиям, защищен от влаги и грязи.
- Может служить многие годы, так как содержит мало изнашивающихся элементов.
- Работает на конденсаторном возбуждении.
Недостатки такие:
- При отсутствии аккумулятора асинхронный генератор может затухать в моменты перегрузки. Это является ограничителем для использования такого агрегата. Но для ветряка такой недостаток неактуален, потому что его конструкция предполагает накопитель энергии. О том, как выбрать аккумулятор для ветряка, можно прочитать .
- Конденсаторные батареи имеют высокую стоимость, поэтому переделка старого АД - это оптимальное решение вопроса.
- Оборотность генератора находится в обратной зависимости от его массы.
Таким образом, ветрогенератор своими руками из асинхронного трехфазного двигателя - это недорогое и удобное решение для дома.
