Что можно сделать из генератора

Ветрогенератор из автомобильного генератора своими руками: технология сборки ветряка и разбор ошибок

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.

При использовании в конструкции ветряка генератора К 701 потребуется некоторая модернизация:

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.

Изготовленные 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.

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.

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 38-16
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.

Как сделать ветрогенератор из автомобильного генератора своими руками?

На возобновляемые источники энергии обращается большое внимание, подписаны и ратифицированы международные соглашения о приоритетном развитии таких систем. Есть несколько типов электростанций, каждый имеет свои сильные и слабые стороны. В этой статье рассмотрим рекомендации по изготовлению дешевого и доступного вида – ветрогенератор из автомобильного генератора .

Немного теории

Ветровая эклектическая станция состоит из нескольких элементов:

• ветрогенератор (ветроустановка);
• автоматический контролер заряда;
• блок аккумуляторных батарей;
• инвертор для потребителей переменного тока;

Каждый элемент играет критическую роль в работоспособности ветровой станции, но в этой статье мы остановимся лишь на ветрогенераторе.

Технические требования к устройству

Параметры ветрогенератора должны соответствовать его назначению – вырабатывать электрический ток, пригодный к дальнейшему использованию. Если вы планируете во время сильного ветра к своему генератору подключать лампочку от фонарика, то никаких технических параметров соблюдать нет необходимости. Если ветрогенератор своими руками из автомобильного генератора делается для подключения бытовых приборов – он должен соответствовать строгим требованиям.

• Напряжение на выходе больше 12 В. При таком напряжении заражаются аккумуляторные батареи.
• Количество оборотов. Автомобильный или тракторный генератор такое напряжение дают при 4–6 тыс. оборотов в минуту. Конкретные значения зависят от марки. В промышленных устройствах используются специальные редукторы (кстати, именно они создают шум), добиться нужных значений без них даже теоретически невозможно. Надо знать, что чем больше вырабатывают генераторы электрической энергии – тем значительнее требуются усилия для раскручивания, в автомобилях на эти потребности уходит более 1,5% мощности двигателя. Отсюда, чем меньше скорость вращения ветряка – тем больше усилие он может создавать при одинаковой скорости ветра. Все ветряки вращаются медленно, за счет этого создается максимальный крутящий момент ветровыми нагрузками.
• Скорость ветра. Среднегодовая скорость ветра должна быть более 4,5 м/с, при меньшей строить ветрогенератор нецелесообразно. Узнать параметры на предполагаемой высоте установки ветрогенератора можно при помощи анемометров. Информацию о скорости и направлении ветра рекомендуется собирать не менее двух лет, обычные метрологические сведения непригодны, они снимаются на уровне земли.

Если вы уверены в правильности принятого решения, имеете достаточные навыки выполнения слесарных и сварочных работ, можете самостоятельно сделать расчет на ветрогенератор своими руками из автомобильного генератора, схема должна отвечать техническому заданию, то можете приступать к работе.

Особенности использования автомобильных генераторов

Автомобильные генераторы используются в готовом виде или переделываются для улучшения характеристик. Ветряк из автомобильного генератора имеет сильные и слабые стороны.

Готовый автомобильный или тракторный генератор

• Достоинства. Легко купить, собран, имеет небольшой вес и стоимость.
• Недостатки. Необходима большая скорость вращения, что усложняет схему ветряка. Токосъемники требуют обслуживания, небольшой выход энергии, низкий ресурс работы, для запуска необходима подача энергии на катушку.

Вывод. Ветряк из автомобильного генератора без переделки малопригоден для ветровых электростанций.

Принципиальной разницы между автомобильными и тракторными генераторами нет, существуют небольшие отличия в оборотах ротора и мощности. Почему нет разницы? Все просто – на тракторах и автомобилях одинаковые аккумуляторы, требующие идентичных параметров тока, а генераторы устанавливаются для их обслуживания. Это значит, что их технические характеристики почти не отличаются. Единственное отличие – некоторые тракторные могут самовозбуждаться.

Самодельный с постоянными магнитами

Практика показала, что такое устройство превосходит вышеперечисленные по всем параметрам. Недостаток – довольно сложные и трудоемкие работы. Для изготовления такого генератора лучше использовать асинхронный двигатель, переделка заключается в установке на ротор постоянных магнитов.

Инструкция по сборке и установке ветрогенератора

Все работы следует разбить на несколько этапов и строго придерживаться рекомендованной технологии. Это позволит избежать многих ошибок, уменьшить время монтажа установки и снизить затраты.

Выбор конструкции ветряка

Есть два типа конструкционных решений: горизонтальный и вертикальный ветряк своими руками из автомобильного генератора . Классификация зависит только от расположения ротора ветрогенераторов. На конкретный выбор оказывают влияние следующие факторы:

• Габаритные размеры и масса генератора. Горизонтальное расположение выбирается для небольших агрегатов, их можно зафиксировать в непосредственной близости к валу ветряка. За счет этого минимизируется число передаточных ступеней, увеличивается КПД и уменьшается стартовая скорость ветра. Вертикальное размещение вала генератора применяется для тяжелых устройств, требующих отдельной прочной и устойчивой площадки для фиксации. Преобразование горизонтального крутящего момента в вертикальное выполняется за счет дополнительной передачи.
• Сила ветра. Горизонтальные ветряки можно располагать на большей высоте, где показатели скорости ветра выше. Это важное преимущество для всех зон, но в особенности для неблагоприятных с точки зрения средних показателей ветровых нагрузок.

Важно знать. Промышленные ветровые электростанции в зависимости от мощности могут быть двух типов. Для домашнего пользования чаще используются вертикальные: установка ветрогенератора на земле, а привод длинным металлическим валом на специальной мачте – компоновка упрощает процесс периодических технических обслуживаний.

Переделка автогенератора

Одна из самых сложных с инженерной точки зрения задач. Генератор возбуждается аккумулятором, для этого надо устанавливать блок управления. Схема имеет низкие эксплуатационные характеристики и не рекомендуется к использованию.

Намного лучше результаты после переделки ротора, на нем устанавливаются постоянные магниты. Работы технически сложные, надо не только прочно зафиксировать элементы, но и сделать их балансировку. В противном случае на больших оборотах появляются критические нагрузки, быстро выходят из строя подшипники, магниты могут выпадать из посадочных мест со всеми негативными последствиями.

Переделывать необходимо статор и ротор.

• Статор. Автомобильные генераторы рассчитаны на большие обороты, таких параметров сложно добиться в самодельных установках. Для их уменьшения надо заменить обмотку, увеличить количество витков каждой катушки в пять раз, а диаметр проволоки одновременно уменьшить.
• Ротор. Металлический надо выбрасывать и точить алюминиевый. Размеры должны учитывать последующую установку бандажа и электромагнитов. Замеры делайте максимально точными, чем ближе магниты к обмотке, тем выше КПД генератора. Неодимовые магниты приклеиваются суперклеем на симметричном расстоянии, полюсы чередуются. Свободное пространство между магнитами заливается эпоксидной смолой, поверхность обтачивается и шлифуется.

Изготовление ветрового колеса

Требуется знать силу ветра, рабочие обороты генератора и его максимальное сопротивление. С учетом исходных данных выбирается тип ветрового колеса, количество и геометрия лопастей и их расположение. Ось может располагаться вертикально или горизонтально, по типу лопастей устройства бывают крыльчатыми, карусельными и барабанными. Каждый тип имеет свои сильные и слабые характеристики. Расчеты сложные, определятся работа поверхности колеса в зависимости от кинетической энергии ветра.

Интересно знать. Конструкторы разработали критерии идеального колеса для всех типов. Идеальным ветряком считается устройство, у которого:

• направление ветра и оси совпадают;
• лопасти минимальной ширины, но бесконечно большого количества;
• постоянная циркуляция воздушных потоков вдоль лопасти, а их сопротивление равняется нулю;
• угловая скорость стремится к бесконечности, а потерянная скорость потока постоянная.

Идеальных показателей невозможно достичь, но к ним надо стремиться. Лопасти рекомендуется делать из легких, прочных и устойчивых к негативному воздействию атмосферных факторов материалов. Оптимальный вариант – листовой прокат из алюминиевых сплавов. Геометрия подбирается на основании расчетных данных для каждого конкретного случая.

Сборка ветряка

Вал ветряка рекомендуется делать из трубы, диаметр подбирается в зависимости от установленных подшипников и размеров вала ротора. Если они неодинаковые, то надо пользоваться переходными муфтами. Ветровое колесо должно свободно поворачиваться вокруг вертикальной оси с учетом изменения направления ветра, момент вращения создает специальный хвостовик (флюгер). Размеры флюгера должны обеспечивать максимально быструю и точную корректировку устройства при изменении направления ветра и выбираются в зависимости от момента инерции колеса. Переделка автомобильного генератора для ветряка уменьшает рабочую скорость вращения, ток нужного напряжения вырабатывается уже при 600 об/мин.

Важно. Все подшипники должны быть закрытыми, места вращения смазаны и максимально защищены от окислительных процессов.

Кроме того, надо принимать комплекс мер по предупреждению заклинивания конструкции во время замерзания/размерзания.

Видео – Ветрогенератор своими руками из автомобильного

Как сделать ветрогенератор своими руками

Ветер – это бесплатная энергия! Так давайте же её использовать в личных целях. Если создание ВЭС в промышленных масштабах это очень дорого, потому что кроме генератора нужно провести ряд исследований и расчётов, государство не берет на себя такие расходы, а инвесторам в странах бывшего СССР – это, почему-то не вызывает особого интереса. То в частном порядке можно сделать мини-ветряк для собственных нужд. Стоит понимать, что проект перевода вашего дома на альтернативную энергию очень дорогое занятие.

Как уже было сказано: нужно произвести длительные наблюдения и расчёты, чтобы подобрать оптимальное соотношение размеров ветряного колеса и генератора, подходящее к вашему климату, розе ветров и среднегодовой скорости ветра.

Эффективность ветроэлектрической установки в пределах одного региона может отличаться в разы, это связано с тем, что движение ветра зависит не только от климатического пояса, но и от рельефа местности.

Однако вы можете узнать, что такое ветроэнергетика с минимальными затратами собрав бюджетную установку для питания маломощной нагрузки, типа смартфона, лампочек или радиоприёмника. При должном подходе вы можете обеспечить электроэнергией небольшой дом или дачный участок.

Давайте рассмотрим каким образом можно сделать простейшую ветроэлектрическую установку своими руками.

Маломощные ветряки из подручных средств

Компьютерный кулер представляет собой бесколлектроный двигатель, который в своем первоначальном виде не представляет практической ценности.

Его нужно перемотать, так как в оригинале обмотки соединены неподходящим образом. Мотать катушки поочередно:

По часовой стрелке;

Против часовой стрелки;

По часовой стрелке;

Против часовой стрелки.

Соединять соседние катушки нужно последовательно, а еще лучше мотать одним куском провода переходя от одного паза к другому. Толщину провода в этом случае подбирать произвольно, лучше будет если вы намотаете как можно больше витков, а это возможно при использовании наименее тонким проводом.

Выходное напряжение с такого генератора будет переменным, а его величина будет зависеть от оборотов (скорости ветра), установите диодный мост из диодов Шоттки, чтобы выпрямить его до постоянного, обычные диоды подойдут, но будет хуже, т.к. на них упадёт напряжение от 1 до 2-х вольт.

Лирическое отступление, немного теории

Запомните величина ЭДС равняется:

где L – длина проводника помещенного в магнитное поле; V – скорость вращения магнитного поля;

При модернизации генератора вы можете влиять только на длину проводника, то есть на количество витков каждой из катушек. Количество витков – определяет выходное напряжение, а толщина провода – максимальную токовую нагрузку.

На практике влиять на скорость ветра нельзя. Однако из этой ситуации тоже есть выход, можно, узнав типовую скорость ветра для вашей местности спроектировать подходящий по оборотам винт для ветроэлектрической установки, а также редуктор или ременную передачу, для обеспечения достаточных оборотов для генерации нужного по величине напряжения.

ВАЖНО: Быстрее не значит лучше. При слишком большой скорости вращения ветрогенератора сократиться его ресурс, ухудшаться смазочные свойства втулок или подшипников ротора, и он заклинит, а быстрее всего произойдет пробой изоляции обмоток в генераторе

Генератор состоит из:

Увеличиваем мощность генератора из компьютерного кулера

Во-первых, чем больше лопастей и диаметр колеса – тем лучше, поэтому присмотритесь к 120-мм кулерам.

Во-вторых, мы уже сказали, что напряжение зависит и от магнитного поля, дело в том, что промышленные генераторы высокой мощности имеют обмотки возбуждения, а низкой мощности – сильные магниты. В кулере магниты крайне слабые и не позволяют добиться хороших результатов от генератора, да и зазор между ротором и статором весьма велик – порядка 1 мм, и это при и без того слабых магнитах.

Решение этой проблемы кардинально изменить конструкцию генератора. Вернее, от кулера потребуется только крыльчатка, в качестве самого генератора применим моторчик от принтера или любой другой бытовой техники. Наиболее часто встречаются щеточные двигатели с возбуждением от постоянных магнитов.

В результате это будет выглядеть так.

Мощности подобного генератора хватит, чтобы запитать светодиоды, радиоприемник. Для подзарядки телефона его не хватит, телефон будет отображать процесс заряда, но ток будет крайне мал, до 100 Ампер, при ветре 5-10 метров в секунду.

Шаговые двигателя в роли ветрогенератора

Шаговый двигатель очень часто встречается в компьютерной и бытовой технике, в различных проигрывателях, флоппи-дисководах (интересны старые модели 5.25”), принтерах (особенно матричных), сканерах и т.д.

Данные двигатели без переделок могут работать в роли генератора, они представляют собой ротор с постоянными магнитами, и статор с обмотками, типовая схема подключения шагового двигателя в режиме генератора изображена на рисунке.

В схеме установлен линейный стабилизатор на 5 Вольт, типа L7805, что позволит без опасения подключать мобильные телефоны к такому ветряку для их зарядки.

На фото генератор из шагового двигателя с установленными лопастями.

Двигатель в конкретном случае с 4-мя выходными проводами, схема соответственно под него. Двигатель с такими габаритами в режиме генератора выдаёт примерно 2 Вт при слабом ветре (скорость ветра около 3 м/с) и 5 м/с при сильном (до 10 м/с).

Кстати вот аналогичная схема со стабилитроном, вместо L7805. Позволяет заряжать Li-ion батареи.

Доработка самодельного ветряка

Чтобы генератор работал эффективнее нужно сделать ему направляющий хвостовик и закрепить его на мачте подвижно. Тогда при изменении направления ветра – будет изменяться направление ветрогенератора. Тогда возникает следующая проблема – кабель, идущий от генератора к потребителю будет закручиваться вокруг мачты. Чтобы это решить нужно обеспечить подвижный контакт. На Ebay и Aliexpress продаётся готовое решение.

Нижних три провода – неподвижны идут вниз, а верхний пучок проводов – подвижен, внутри установлен скользящий контакт или щеточный механизм. Если у вас нет возможности купить, проявите смекалку, и, вдохновившись решением конструкторов автомобиля Жигули, а именно реализацией подвижного контакта кнопки сигнала на руле и сделайте что-то похожее. Или воспользуйтесь контактной площадкой от электрочайника.

Соединив разъёмы, вы получите подвижный контакт.

Мощный ветрогенератор из подручных средств.

Для получения большей мощности вы можете использовать два варианта:

1. Генератор из шуруповерта (10-50 Вт);

2. Ветрогенератор из автомобильного генератора.

Из шуруповерта понадобиться только моторчик, вариант аналогичен предыдущему, в качестве винта вы можете использовать лопасти от вентилятора, это увеличит итоговую мощность вашей установки.

Вот пример реализации такого проекта:

Обратите внимание как здесь реализована шестеренчатая повышающая передача – вал ветрогенератора расположен в трубе, на его конце расположена шестерня, которая передаёт вращение меньшей шестерне закрепленной на валу двигателя. Повышение оборотов двигателя имеет место и в промышленных ветряных электроустановках. Редуктора применяются повсеместно.

Однако в условиях самоделки изготовить редуктор становиться большой проблемой. Вы можете извлечь редуктор из электроинструмента, он там нужен чтобы понизить высокие обороты на валу коллекторного двигателя в нормальные обороты патрона на дрели, или диска болгарки:

В дрели установлен планетарный редуктор;

В болгарке установлен угловой редуктор (станет полезным для монтажа некоторых установок и уменьшит нагрузку с хвоста ВЭУ);

Редуктор от ручной дрели.

Такой вариант самодельного ветрогенератора уже может заряжать 12 В аккумуляторы, однако нужен преобразователь для формирования зарядного тока и напряжения. Эту задачу можно упростить применив автомобильный генератор.

Ветрогенератор из автомобильного генератора

Автомобильный генератор состоит из статора с трёхфазной обмоткой, и ротора со щёточным узлом и катушкой возбуждения. К нагрузке такой генератор подключается через диодный мост собранный по схеме Ларионова, он обычно расположен на задней крышке генератора. Подробнее смотрте хдесь: Как устроен и работает автомобильный генератор

Преимущество такого генератора – возможность использовать его для зарядки автомобильных аккумуляторов, в принципе он для этого и предназначен. Автогенераторы имеют встроенное реле-регулятор напряжения, что избавляет от необходимости покупать дополнительные стабилизаторы или преобразователи.

Однако автолюбители знают, что на низких холостых оборотах, примерно 500-1000 Об/мин мощность такого генератора мала, и он не обеспечивает должного тока для заряда аккумулятора. Это приводит к необходимости подключения к ветроколесу через редуктор или ременную передачу.

Отрегулировать количество оборотов при нормальной для ваших широт скорости ветра можно с помощью подбора передаточного числа либо с помощью правильно спроектированного ветроколеса.

Полезные советы

Пожалуй, самая удобная для повторения конструкция мачты для ветряка – изображена на картинке. Такая мачта растягивается на тросах, закрепленных на держателях в земле, что обеспечивает устойчивость.

Важно: Высота мачты должна быть как можно большей примерно 10 метров. На большей высоте ветер сильнее, потому что для него нет препятствий в виде наземных сооружений, холмов и деревьев. Ни в коем случае не устанавливайте ветрогенератор на крыше своего дома. Резонансные колебания крепежных конструкций могут вызвать разрушение его стен.

Позаботьтесь о надёжности несущей мачты, ведь конструкция ветряка на базе такого генератора значительно утяжеляется и представляет собой уже довольно серьезное решение, которое может осуществлять автономное электроснабжение дачи с минимальным набором электрических приборов. Устройства, которые работают от 220 Вольт можно запитать от инвертора 12-220 В. Самый распространённый вариант такого инвертора – блок бесперебойного питания для ПК.

Лучше использовать генераторы от дизельных, в т.ч. грузовых автомобилей, ведь они рассчитаны для работы на низких оборотах. В среднем дизельный двигатель крупного грузовика работает в диапазоне оборотов от 300 до 3500 об/мин.

Современные генераторы выдают 12 или 24 Вольт, а ток в 100 Ампер – уже давно стал нормальным. Проведя несложные вычисления можно определить, что такой генератор максимально выдаст вам до 1 кВт мощности, а генератор от жигулей (12 В 40-60 А) 350-500 Вт, что уже довольно приличная цифра.

Каким должно быть ветроколесо для самодельной ВЭУ?

Я упомянул в тексте о том, что ветроколесо должно быть большим и с большим количеством лопастей, на самом деле это не так. Это утверждение было справедливо для тех микро-генераторов, которые не претендуют на звание серьезных электрических машин, а скорее экземпляры для ознакомления и досуга.

На самом деле проектирование, расчёт и создание ветроколеса – это очень сложная задача. Энергия ветра будет использоваться рациональнее, если оно выполнено очень точно и идеально выведен «авиационный» профиль, при этом он должен быть установлен с минимальным углом к плоскости вращения колеса.

Реальная мощность ветроколес с одинаковым диаметром и разным количеством лопастей – одинаково, разница лишь в скорости их вращения. Чем меньше крыльев – тем больше оборотов в минуту, при том же ветре и диаметре. Если вы собираетесь добиться максимальных оборотов вы должны максимально точно смонтировать крылья с минимальным углом к плоскости их вращения.

Ознакомьтесь с таблицей из книги 1956 года «Самодельная ветроэлектростанция» изд. ДОСААФ Москва. На ней показана связь диаметра колеса, мощности и оборотов.