Человечество на протяжении всего времени его развития делало, как незначительные, так и колоссальные, буквально меняющие когнитивную и объективную реальность и представления открытия, основанные на самых широких спектрах существующих законов на планете Земля. Все они так или иначе обуславливались определёнными факторами и были плодами нужд и необходимости что-либо улучшить, создать, изменить, подстроить под себя. Исходя из этого, на сегодняшний день буквально пришли к тому, что появляются строго индивидуальные нужды в использовании уже современных и эффективных приборов и механизмов, позволяющих извлекать максимум из всего, что окружает. Речь пойдет о таком устройстве, как ветроустановка (в народе – ветродуйка, ветродуй), а также о том, как же всё-таки сделать его своими собственными руками, затратив минимум энергии и средств, и получив максимальный результат.
Что такое ветровой генератор
Отличным примером для преставления ветрогенератора и его действия может стать известная компьютерная игра Майнкрафт, где ветрогенераторы раскрыты во всех их качествах. Устроен средний мини-генератор определенным образом.
Все ветрогенераторы в своей сущности дифференцируются на следующие основные виды:
- Одни из самых распространённых – роторные (вертикальные) ветрогенераторы, действующие на основе вертикального осевого вращения, осуществляемого с помощью ротора и лопастей.
- Крыльчатые ветрогенераторы – горизонтальный механизм осевого вращения, осуществляемых с помощью так называемого колеса и имеющей в своей системе, как правило, пропеллер.
- Реже также можно наткнуться на барабанные ветрогенераторы, являющиеся, по своей сути, подвидом роторных и действующих на тех же принципах, но в горизонтальной плоскости.
Конечно, первые картинки, что приходят на ум при возникновении образа ветрогенератора – это вращающиеся лопасти, винт, хвост, турбина или, как её ещё называют, ветротурбина, так называемый ротор.
Ключевое звено всей деятельности – генератор, мачта, аккумуляторы, инвертор, подключённый к электросети, мультипликатор (редуктор, при необходимости) и флюгер.
Как сделать ветряк своими руками
Вертикальные ветрогенераторы являются наиболее эффективными и простыми в изготовлении и эксплуатации, что обуславливает их достаточную распространённость, будь то спиральный или прямой механизм.
Большое значение имеет, как цель создания ветрогенератора, так и местность, на которой он будет установлен, от чего и следует отталкиваться при планировке.
Существуют основные моменты, требующие обязательного внимания, при создании ветрогенератора. Первое, что следует определить, – конечно же двигатель всего прогресса, сердце всей системы – генератор, который можно как приобрести, так и сделать самому, что, в сущности, требует определённой сноровки и умений, однако, при должном желании, можно справиться и новичку. В зависимости от поставленной цели, хотите серьёзный аппарат на 10кВт, 5кВт (5kW) или менее мощный на 12V, или более маленький и простой ветродвиатель велосипедного образца, используемый, как электрическая установка на балконе квартиры.
Ветровик может быть оснащён практически любым генератором:
- Будь то многим известный сельский тракторный генератор;
- Деталь из старого компьютера или ЭВМ;
- А может быть это малошумный автомобильный мотор;
- Элемент двигателя стиральной машины, имеет значение лишь его работоспособность.
Далее определяемся с лопастями – теми самыми крутящимися объектами, напоминающими лопасти мельницы. Лопасти можно изготовить из также большого количества материалов, наиболее перспективными и распространёнными из которых являются, например, фанеры, пластика, иногда жести (краёв бочки, например), ПВХ материала и так далее. При изготовлении, следует учитывать все существенные факторы – как влияние центробежной силы, так и размеры лопастей, поток ветра на местности и другие. Наиболее рационально создавать крыльчатого характера, в силу повышения эффективности, путём влияния на распределение ветрового потока.
Следующий шаг – изготовление прибора для определения скорости и направления ветра – флюгера. Представляет собой что-то вроде металлического флажка, изменяющего своё положение в соответствии с потоками ветра. В роль флюгера может подойти практически любой сравнительно прочный, но лёгкий слой металла.
Мачта – в её роли может использоваться также широкий спектр подручных средств, например, прочная водопроводная труба. Самодельный ветряной аппарат (самоделки) вполне реально изготовить самому, как уже было описано, из максимально доступных средств, при чём сила ветряка зависит от используемых материалов и продуманности использования в конкретных условиях. Самый простой представитель таких устройств вполне способен создавать электричества на освещение помещения, зарядки устройств, а при должном желании, даже для обеспечения базовых нужд сравнительно небольшого загородного домика.
Подбор генератора для ветряка
Генератор – важнейший элемент всей установки, без которого невозможно создание ни единого вольта электроэнергии. Изготовить низкооборотный генератор самостоятельно из подручных средств вполне реально, но следует подбирать все элементы под конкретные цели, ведь если речь идёт о мощной установке, то здесь необходимы достаточно серьёзные детали.
Генератор включает в себя:
- Ротор – подвижный элемент в механизме, выполняющий оборотную функцию, а также на котором размещён прибор, получающий энергию от источника (тела).
- Статор – тесно взаимосвязанный элемент с ротором, являющийся неподвижным, собирающийся, если речь идёт об генераторе, из металлических листов, присоединённых друг к другу, и на котором размещается индуктор (металлическая обмотка).
- Неодимовые магниты, выполняющие индукционную функцию.
При этом, для выполнения функции генератора, в зависимости от цели, можно использовать практически любой работоспособный механизм, будь то остатки тракторного двигателя или же электромотор от принтера или стартера вентилятора.
Важно, как подбирается медная электро проволока.
Если речь идёт об изготовлении генератора с нуля, то здесь необходимы элементы. Ступица – средняя часть колеса, металлическое основание для будущего моторчика. Неодимовые магниты в определённом количестве и размерах. Необходимы металлические диски, на которые будут крепиться магниты, полиэфирная смола или иной способный закрепить и склеить магнитный слой, плотный слой бумаги, фанера.
Изготовление ветрогенераторов своими руками на 220В
Изготовить ветрогенератор мощностью 220 вольт вполне реально самому, и даже это далеко не предел возможностей, при должном желании и наличии необходимых материалов.
Отличительными чертами генераторов со сравнительно значимой мощностью до мелких с небольшой мощностью являются:
- Конечно, более мощная электростанция требует более надежных, прочных деталей и элементов, а также более сильный ветер.
- Также при создании и содержании ветрогенераторов с мощностью, достаточной для содержания хотя бы одного крупного электробытового прибора, обязательным элементом является аккумулятор, используемый для запасания на нём лишней энергии.
- Нужно учитывать, что для большего количества энергии, требуется более серьёзная система контроля, что обуславливает встраивание блока управления, включающие в свою систему стабилизаторы напряжения, в такие ветряки.
- Для более серьёзных и некомпактных систем требуется соответствующая стабильная установка.
Из последнего вытекает потребность в фундаменте, хотя бы в виде небольших подготовленных и залитых лунок для того, чтобы установить в них макет.Также аксиальные генераторы лишены свойства залипания, или, что называется, отправной точки, в силу чего даже малейший ветер способен сдвинуть с места лопасти такого прибора.
В остальном ветрогнераторы на 220 В (в том числе их изготовление) практически не отличаются от иных представителей и подчиняются общим правилам, изложенным выше.
Наиболее распространён ветровой генератор, основа которого – аксиальная система ветроустановок, основанная на использовании в ней неодимовых магнитов, завоевавших своё высокое место на рынке в силу качества, стойкости и доступности.
Этапы строительства ветряков для дома своими руками
Если говорить о загородном участке дачи или усадьбе, но следует понимать, что чем больше потребность, тем больше стоимость. Особенно, если иметь в виду цели отопления или постоянного содержания всех домашних приборов, трудоёмкость и содержание такого устройства, пусть даже он и является одним из самых выгодных.
Ветродвигатель, как уже освещалось выше, вполне может выполнять функцию основного источника электроэнергии даже для целого дома.
Если сравнивать с близкими аналогами, например, солнечный источник во многом уступает ветрякам, ведь солнце бывает не ежедневно, а электрогенератор и подавно не чета ветрогенератору в экономической и экологической составляющей.
Основные компоненты ветрогенератора для дома (к онечно же, говоря о ветрогенераторе для дома, следует понимать, что необходимы все базовые элементы
- Статор, ротор, индуктор, являющиеся основными составными элементами генератора;
- Аккумуляторы для накопления энергии;
- Ветроуловитель, если речь идёт об маловетреной местности.
Помимо того, при изготовлении также можно использовать принципы изобретений ВСУ Склярова, Бирюкова или Третьякова, что существенно повысит рационализм и выгоду использования системы и, для комфорта, уменьшит шумовые эффекты.
Инструкция: как сделать ветрогенератор своими руками
Процесс изготовления ветрогенератора является творческим и то, как он будет устроен, зависит только от мастера. Нет универсальной инструкции, так как каждая конструкция – совокупность различных деталей и других факторов каждого частного случая.
Делается всё с помощью базовых инструментов – шуруповерта, молотка, болгарки и иных подобных.
Первым, что нужно сделать при изготовлении ветрогенератора – это определиться с целью и сделать базовые расчёты, чертежи, определить место и так далее. Далее следует собрать и закрепить лопасти, хвост к аккумулятору (подключить к генератору).
Основная и наиболее оптимальная, апробированная и подробная инструкция по изготовлению ветрогенератора своими руками:
- Изготовить генератор из заранее приготовленных деталей – 2 подготовленных металлических блина с неодимовыми магнитами скрепляются друг на против друга, между которыми вставляется статор с уже имеющейся на ней медной обмоткой.
- На мачте (трубе) устанавливается опора (кронштейн), а над ним – ступица.
- Далее на ступицу следует установить генератор, после чего статор нужно соединить с опорой.
- На другую часть устанавливается ветротурбина.
Забетонировать и построить основание конструкции, чтобы стабилизировать её при сильном ветре, рассчитав основные параметры, ведь для значительной установки шагового расстояния может быть недостаточно.
Преимущества самодельного ветрогенератора
В заключение, следует отметить, что самодельный ветряной генератор – отличный, современный и с каждым днём всё более доступный источник энергии, распространяющийся с невероятной скоростью. Основные преимущества ветрогенератора, чего не могут присвоить электрогенераторы на основе бензогенератора – высокая экономичность, доступность, эффективность, простота монтажа и эксплуатации, современность, большинство – малошумные, экологичные.
Ветрогенераторы на сегодняшний день являются перспективным и всё более эффективным и набирающим обороты средством получения электроэнергии, при этом являющимися сравнительном экономичными и вполне доступными, даже для того, чтобы сделать такой прибор своими руками.
Ветрогенератор своими руками: 4 кВт (видео)
Ветрогенераторы-самоделки – отличный способ узнать что-то новое, попробовать в новом деле, а также сделать доступный и простой способ обеспечить домик электроэнергией в простейших домашних условиях.
Идея построить собственный ветряк у меня возникла ещё в 2005 году, когда я только-только получил землю в Миродолье. Идея была довольно абстрактна, но уже тогда хотелось иметь не быстрый ветряк-пропеллер, который перемелет в муку пролетающих сквозь него птиц и насекомых, а медленный ветряк. На слуху был «парусный ветряк».
Как я уже писал ранее, в 2008 году я обзавелся своей первой солнечной батареей. Она исправно снабжает меня электричеством и по сей день. Однако зимой, как и следовало ожидать - её эффективность падает в 20-22 раза. Т. е. летняя мощность в 120 Вт превращается зимой в 6 Вт (в пасмурную погоду). А у меня одна светодиодная лампа потребляет 6Вт, а ещё ноутбук 90Вт... Вот тут-то я вспомнил об идее ветряка, которую обдумывал раньше. Явно было пора идею превращать в жизнь.
Итак, в 2009 году я серьезно погрузился в интернет. Сначала поиски были направлены на парусный ветряк. У меня накопилось довольно много материала по ним - фотографии, видео, чертежи деталей. Кроме того, я довольно здорово поднял свой уровень знаний по аэродинамике, теории потоков, теории парусов и вообще всей этой воздушной физике. Сухой остаток этой поисковой работы был следующий: парусный ветряк - довольно затратное по деньгам, времени и сложности изготовления дело. Маленький парусным ветряк не бывает, нормальный диаметр лопастей начинается от 5м. Да, эти ветряки эффективны, но использовать их для зарядки аккумулятора - всё равно что забивать микроскопом гвозди. Нормальное применение парусных ветряков - обогрев дома или теплицы. Честно, я был не готов к такому масштабному проекту. Во всяком случае - пока. Я понял что хочу что-то более простое, пусть и менее мощное. Но что?
Тема строительства ветряка оказалась близка многим нашим соседям. Многие тоже включились в поиск оптимальной технологии. Ближе к осени 2009г. Никита дал мне подсказку посмотреть на Youtube-видео про вертикальный ветряк, сделанный по технологии «Савониус» - из двух половинок пластиковой бочки. Да, я быстро нашёл нужное видео. И по мне это оказалось - то что нужно! Вот он - тихоходный, недорогой, вертикально-осевой ветряк, подобие которых в Америке строят самодельщики чуть ли не на каждой ферме. И так, с видом ветряка я определился, и стал дальше накапливать информацию по «Савониусам».
В целом, вертикально-осевой (да и в общем-то любой) ветряк состоит из: собственно ротора ветряка (как бы лопасти) - то что вращается под действием ветра, генератора - то, что преобразует механическую энергию кручения ротора в электрическую, и электронной частью, которая включает в себя всякие выпрямители, преобразователи и контроллеры заряда. Да, и конечно нельзя забывать про вышку , или то, что её заменяет - в общем конструкцию, на которой ветряк вращается.
В конце-концов у меня наконец стал вырисовываться проект. И почти под конец осени я был готов к первым практическим шагам. Вот какие требования я предъявлял ветряку: ветряк должен начать вырабатывать электроэнергию уже при ветре 4 м/c. Поскольку я собирался заряжать аккумуляторы, то генератор ветряка должен был вырабатывать постоянный ток, номиналом 12В. Ветряк должен быть тихоходным. А так же дешев и прост в изготовлении.
Кстати, сразу хочу прояснить вопрос - а почему именно самодельный ветряк, а не покупной. Первым делом я конечно просканировал все имеющиеся предложения по ветрякам. В основном - это горизонтально-осевые ветряки, поднятые на мачте, с лопастями - «вертушками». Их мощность впечатляла, но на номинал они выходили лишь с 12 м/c. Стоимость 500Вт ветряка составляла 1000$. Тихоходные ветряки - будь-то парусные, «савониусы» или «дарье» - в основном самоделки.
Для тех, кто не хочет читать всю статью сразу напишу о результатах . На сегодняшний день (осень 2011г) я таки построил ветряк, и есть опыт круглогодичного его использования. Мощность при ветре 7-8 м/c ~ 50Вт. Дальше мощность только растет, но - к сожалению у нас такие ветра в редкость. Стоимость всей конструкции (включая электронную) - около 15000 руб. Ветряк действительно работает бесшумно. «Ловит» малейший ветер, но электроэнергию начинает выдавать при скорости - 60 оборотов в минуту (RPM). Честно, не имея в наличии точный анемометр (прибор для измерения скорости ветра), сложно провести точную параллель между получаемой электроэнергией и скоростью ветра, но это - примерно 5-6 м/c. Стоило ли заниматься всем этим? Я получил работающий ветряк, здорово поднял физику в этой теме, работа была интересной и творческой. В целом - я не жалею ни потраченного времени ни потраченных денег.
Подытожу моё заключение мотивацией выбора конструкции ротора и генератора ветряка.
Основные типы роторов ветряков такие: с лопастями как у самолета (вертушки, «Классика»), горизонтально-осевые; с лопастями из листового материала, согнутые особым образом («Савониус»), ветрикально-осевые; с лопастями как у самолета но вертикально-осевые («Дарье»), с лопастями - парусами, натянутыми на спицы, горизонтально-осевые.
Конструкция горизонтально-осевых предполагает размещение генератора в непосредственной близости от ротора (т. е. наверху вышки). Встаёт вопрос о необходимости поворота ветряка по ветру, и, как следствие, необходимость механизма передачи электроэнергии через кольца-токосъемники (напрямую провода вниз опускать нельзя - перекрутятся). Обычно на таких, грамотно сделанных ветряках делают штормовую защиту - приспособу, которая уводит ветряк от слишком сильного ветра, или как-то складывает его, во избежание поломки всей конструкции.
В вертикально-осевых этих проблем нет - т. к. ловит ветер он с любой стороны. Генератор при желании можно делать внизу вышки, передавая энергию кручения с помощью вала. Роторы «Дарье» - интересная штука, но требует довольно точного исполнения лопастей. Поэтому я выбрал самый простой тип ротора - «Савониус».
Генератор - сердце ветряка. По началу я хотел купить готовый генератор. Но после тщательного выяснения вопроса, стало ясно, что тихоходных генераторов в свободной продаже нет. Автомобильный не подходит, поскольку начинает вырабатывать ток при 1000 об/мин, что ещё решается установкой дополнительного компонента - мультипликатора (который тоже стоит денег, шумит и отбирает свою часть КПД), а вот что не решается - это то, что в нем стоит катушка возбуждения, которая собственно и превращает одну из его частей в электромагнит. Этой проблемы нет в генераторах на постоянных магнитах , причём чем мощнее эти магниты (самые современные - неодимовые), тем мощнее генератор (но тем он и дороже). Проблема была в наличии в продажи подобных генераторов, но об этом ниже.
Я буду писать об этапах изготовления довольно кратко. Во-первых - всё есть в интернете. Не вижу смысла писать об одном и том же. Если вспомню ссылки на источники - дам. Стоимость того или иного узла дана приблизительна - просто уже не помню, а смету не вёл, точнее вёл, но в самом начале. Моя задача - рассказать о том, что это вообще возможно сделать, рассказать об этой технологии, плюсы и минусы.
Изготовление ротора
Итак - я понял, что хочу сделать вертикально-осевой ротор типа «Савониус». Однако, копнув поглубже я понял - что ветряки подобного плана имеют самый низких КПД (до 15-25%). Это обычно два полуцилиндра, разнесенные друг относительно друга на некоторое расстояние, которое образует «канал». Проблема «Савониуса» (кстати, его тоже изобрел русский, но патент оформил швед Савониус) в том, что ветер, проворачивая ротор за один полуцилиндр, тут же начинает давить на обратную сторону второго, конечно с меньшей силой, т. к. он этот полуцилиндр обтекает, но всё же... Хотелось узнать, можно ли «выжать» из подобной конструкции максимум. Поиски профиля лопастей привели меня к ротору, изобретенному нашим советским инженером К.А.Угринским в середине прошлого столетия (где-то я видел 1946г). Его отличительная особенность в том, что в нём используется энергия отраженного от лопастей потока. Приведу цитаты из книги Б.Б.Кажинский «Свободнопоточные гидроэлектростанции малой мощности», Госэнергоиздат 1950г (стр.30-32):
«Другое устройство лопастей, предложенное К. А. Угринским, представлено на фиг. 11. Здесь канал образуется двумя лопастями, форма поперечного профиля которых напоминает собой ковш с ручкой. Рассмотрим, в чем заключаются отличительные особенности работы этого нового ротора в свободном течении. Проходящая через канал вода дважды отдает свою энергию, как это было и у прежде описанных роторов.
Однако в то время, когда у этих роторов при вращений на место круто изогнутой стенки первой лопасти быстро становится своим внутренним изгибом такая же круто изогнутая часть второй лопасти, в новом роторе происходит нечто иное. Рассмотрим этот процесс подробнее.
Допустим, что входящая в канал струя сначала ударяется о слабо изогнутую стенку первой части лопасти. На ее место быстро становится круто изогнутая стенка (чашеобразно изогнутая часть профиля) второй лопасти. Она быстро сменяется слабо изогнутой частью той же второй лопасти, вслед за которой набегает круто изогнутая часть первой лопасти, и т. д.
При первом же взгляде на профили лопастей нового ротора видно, что какое положение ни заняли бы лопасти этого ротора относительно горизонтального направления течения, никакого «мертвого» положения нет. Всегда какая-то часть лопасти направлена навстречу к потоку и способствует продолжению вращения ротора, а никак не его остановке. Благодаря этому многоярусное устройство для такого ротора необязательно.
В качестве основного размера для этой схемы ротора автором этих строк принят радиус диска R(фиг. 12). Нокак и в предыдущих случаях, сохранено важнейшее условие, чтобы средняя часть канала между лопастями равнялась 2/3 ширины устья канала.»
Ориентировочное КПД - 41-46%. Уже можно работать. На самом деле изобретателей подобных роторов у нас много - Воронин Я.А., Кажинский Б.Е., Иванов В.А., Блинов Б.С., Угринский К.А., Бирюков Б.С., Новиков Ю.М. Информацию о последнем я узнал совсем недавно - надо бы в будущем испытать и его.
Прежде чем окончательно утвердиться в своём выборе я решил сделать небольшие модельки роторов и пивных банок, чтобы хотя бы на глаз посмотреть - какой крутится быстрее при одинаковом ветре. Как крутится Савониус (справа) и ротор Угринского (слева) - можно увидеть на этом видео внизу. После таких испытаний у меня не оставались сомнения - Угринский лучший.
Как я сделал сам ротор? В качестве материала для лопастей я выбрал самый тонкий (0,5 мм) лист дюраля. Мне было очевидно, что чем легче будет конструкция ротора - тем легче он будет вращаться малым ветром. Тем более что это тоже подтвердилось на маленьких модельках. Лист оцинковки - слишком тяжел для таких вещей. По торцам ротора должны быть сплошные круги. Я выбрал фанеру 10мм. Это самый тяжелый элемент - один круг весит 3,5 кг. На кругах были нарисован профиль крыла, который я потом углубил маленькой фрезой на 3мм. Это была муторная работа, однако смысл её был в том, чтобы вставить в получившуюся канавку лист лопасти. Конструкция ротора состояла из двух его частей, где лопасти были повернуты на 90 градусов относительно друг-друга. Листы дюраля крепились к фанере с помощью стальных уголков (алюминиевых не нашлось) на болтики. Каждая половина ротора стягивалась двумя шпильками с гайками d6 мм.. По оси насквозь ротор пронизывает осевая шпилька d16. Она крепится к каждому фанерному кругу двумя гайками с двух сторон. Собственно момент кручения и передается этой центральной осью.
Фанерные круги два раза пропитаны олифой. Все гайки с гровер-шайбами. Диаметр ротора - 75 см, высота - 160 см. Общий вес - около 16 кг. Стоимость - около 3500 руб.
Время изготовления не засекал, вообще вся работа по ветряку шла в свободное от другой работы время. Ротор я доделал уже зимой. Мы его вытащили на улицу и убедились что ветер легко его проворачивает.
Изготовление генератора
Итак, генератор на постоянных магнитах... А нету их в продаже нифига! Во всяком случае в открытых источниках. Есть иностранные, в частности Китайские - но... то что мне хотелось стоило с доставкой от 400$. В общем я уже начал всерьез подумывать о применении высокооборотного генератора (они в продаже есть) и мультипликатора (дело в том, что рабочая скорость оборотов ветряка - 150-200 RPM, а таких генераторов - 800-1000 RPM). Но как-то душа к этому не лежала. Дополнительный механизм - мультипликатор - будет шуметь, да и стоить будет не мало.
Но однажды я всё-таки нашел сайты, где люди делились своим опытом изготовления таких генераторов в домашних условиях. Начали, конечно, американцы, но и наши за ними не отставали.
Немного о том, как это работает. Генератор состоит из двух частей - неподвижной (статора) и подвижной (ротора), которая совершает относительно статора вращательные движения. На статоре располагаются катушки из медной проволоки, эти катушки определенным образом соединяются. На роторе располагаются постоянные магниты. Ротор генератора вращается относительно статора - получается вращающееся магнитное поле, которое и наводит в катушках электрических ток. Ротор генератора собственно вращает ветряк.
В приложении к этой статье есть Excell-евский файл с расчетами моего генератора.
Для начала я определился с толщиной проволоки и с размерами магнитов, а так же с диаметром железного диска ротора (я выбрал для этой целей тормозной диск от ВАЗа). Материал магнитов - Магниты NdFeB (неодимовые) - половина стоимость генератора, я заказывал в Питерской фирме “Компонетн Спб” (www.pmspb.ru). Форму цилиндров я выбрал попроще - цилиндры, толщина 10мм, диаметр 30мм, магнитная мощность N33 (считаются довольно слабые, взял, потому что были такие остатки на складе), 32 штуки (по 16 на ротор). Стоимость одного магнита - 110 руб + 250 руб почтовая пересылка, итого 3770 руб.
Изготовление «электроники»
На выходе генератора я получаю постоянный трехфазный ток. Его нужно преобразовать в постоянный однофазный. Мы собрали т.н. мост Ларионова на двух готовых диодных сборках и сглаживающем конденсаторе. Номиналы – честно, не помню, но рассчитывали на большой ток. Конденсатор, по-моему, на 2200 мкФ. Схема подключения такая:
Итог
О результатах я писал во вступлении, поэтому всё, что мне остается это пожелания на будущее.
Что хотелось бы сделать в идеале? Упаковать генератор в красивый кожух, где верхняя ось генератора тоже бы имела крепление (сейчас она болтается в воздухе). Кожух я соорудил из пластикового ведра после того, как ледяной дождь забил напрочь генератор так, что он замерз. Пришлось откручивать всё и тащить его в дом (а весит он немало).
Еще хочется сделать более высокую вышку, или даже мачту. Собственно для ветряка нужно всего два крепления – верхнее и нижнее. Пока думаю над 10м-трубой с приваренной к ней швеллерами. И площадкой для генератора.
И всё-таки хочется попробовать буржуйские генераторы за 400-500$... Хотя это ж целых две самодельных батареи по 180 Вт!
К основным компонентам ветроустановок независимо от вида относятся: (ротор), генератор, мультипликатор, башня, основание (фундамент).
Ветроколесо (ротор)
преобразует энергию набегающего ветрового потока в механическую энергию вращения оси турбины. Диаметр ветроколеса колеблется от нескольких метров до десятков метров. Частота вращения составляет от 15 до 100 об/мин. Для соединения с электросетью частота вращения ветроколеса должна быть постоянной. В противном случае, при переменной частоте (для автономных электросистем) используется выпрямитель и инвертор. Переменная частота допустима и в том случае, когда ветроустановки используются для систем теплоснабжения, а также для водоснабжения и другой механической работы.
Мультипликатор ветряков
Промежуточное звено между ветроколесом и электрогенератором, которое повышает частоту вращения вала ветроколеса и обеспечивает согласование с оборотами генератора. Исключение составляют малой мощности со специальными генераторами на постоянных магнитах; в таких ветроустановках мультипликаторы обычно не применяются.
Башня
Конструкция, на которой устанавливается , иногда ее укрепляют стальными стяжками. У большой мощности высота башни достигает 75 м. Обычно это цилиндрические мачты, хотя применяются и решетчатые башни.
Основание (фундамент)
предназначено для предотвращения падения установки при сильном ветре.
Кроме того, для защиты от поломок при сильных порывах ветра и ураганах почти все ВЭУ большой мощности автоматически останавливаются, если скорость ветра превышает предельную величину. Для целей обслуживания они должны оснащаться тормозным устройством. Горизонтально-осевые ВЭУ имеют в своем составе устройство, обеспечивающее ориентацию ветроколеса по направлению ветра.
Сегодня мы поговорим о том, как самому сделать ветрогенератор, ветряной двигатель, электростанцию или проще ветряк своими руками из подручных материалов в домашних условиях. Так же рассмотрим подробные схемы и чертежи ветряного генератора с наглядными иллюстрациями
Ветрогенератор – это ветроколесо с большими лопастями, редуктор (специальный механизм, который преобразует и передает крутящий момент), мачта для установки устройства, аккумуляторная батарея и инвертор (необходим для преобразования полученного постоянного тока в эффективный переменный ток).
Предполагается, что рассматриваемая нами конструкция генератора будет состоять из следующих основных частей:
· собственно ветрогенератор, собранный на базе двигателя промышленного изготовления;
· электронный блок управления зарядкой;
· комплект соединительных проводов;
· крепёжная мачта;
· растяжки.
В качестве электрического привода в рассматриваемой конструкции используется двигатель постоянного тока, которым комплектуются некоторые модели так называемых «бегущих дорожек» (260V, 5A). При этом обратный (генераторный) эффект мы получим за счёт того, что любое устройство подобного типа в отношении формируемого им электромагнитного поля является обратимым. При наличии вращательного усилия на валу двигатель автоматически превращается в генератор.
Используемые материалы
Большую часть материалов, используемых в этом изделии, вы сможете приобрести в любом хозяйственном магазине. Помимо двигателя от дорожки вам потребуется следующий набор комплектующих изделий и расходных материалов:
· специальная нарезная втулка;
· мост диодный на токи 30-50A;
· кусок полихлорвиниловой трубки.
Кроме того, для изготовления хвостовика и корпуса генератора необходимо подготовить следующие детали и расходный материал:
· Труба квадратная 25х25 мм;
· Фланец маскирующий;
· Патрубок;
· Саморезы;
Сборка ветрогенератора своими руками
Изготовление ветрогенератора начинаем с подготовки лопастей, которые можно вырезать из тонких полосок дюралюминия. Примерная форма лопастей генератора приведена ниже.
Перед креплением заготовки следует тщательно обработать шкуркой до получения необходимого профиля, таким образом, чтобы передняя кромка была закруглена, а задняя – оставалась заостренной.
Хвостовик делаем из жести, причём его размер и форма не играют решающей роли – главное, чтобы он был достаточно жёстким.
Затем берём снятый с беговой дорожки двигатель с прикрепленной к нему втулкой и отмечаем на нём места расположения трёх отверстий на расстоянии примерно 10 см от центра (на равном удалении друг от друга). Затем просверливаем по получившейся разметке отверстия и нарезаем резьбу под крепёжные болты.
Монтаж ветряного генератора
Окончательную сборку ветрогенератора в домашних условиях проводим в следующей последовательности:
1. Разрежьте трубку ПВХ на две части и проложите полученным материалом то место на квадратной трубе, куда вы собираетесь крепить ваш двигатель. Расположите диодный мостик неподалёку от двигателя и закрепите его при помощи саморезов.
2. Соедините выходящий из двигателя провод черного цвета с «плюсом» диодного моста.
3. Присоедините выходящий от двигателя провод красного цвета к «минусу» моста.
4. Положение хвостовика настройте таким образом, чтобы плоскость всей системы была параллельна земле. Прилаживаем хвостовик к трубе и крепим его на ней при помощи заранее приготовленных саморезов.
5. Размещаем помеченные ранее лопасти на свои места и крепим их болтами с шайбами на втулку, причём на ближние к оси отверстия устанавливаем по две шайбы (с каждой стороны основания лопасти). Для трех наружных отверстий устанавливаем по одной шайбе (со стороны болта). После этого основательно затягиваем полученные соединения.
6. Надёжно зафиксировав вал двигателя, надеваем на него втулку с лопастями и с помощью плоскогубцев заворачиваем ее до упора, против хода часовой стрелки.
7. Затем проворачиваем патрубок к маскирующему фланцу с помощью газового ключа.
8. После этого проводим балансировку основания трубы с закреплённым на ней двигателем и хвостовиком и отмечаем точку равновесного положения.
9. В этой точке производим крепление несущего основания к мачте (для удобства вам, возможно, придется открутить для этого втулку и хвостовик).
10. Закрепляем основание на саморезы и восстанавливаем убранные ранее узлы.
Ветряной генератор может прослужить вам значительно дольше, если вы покрасите не только его лопасти, но также основание, хвостовик и защитный кожух двигателя.
Для включения ветряного устройства в рабочую электрическую сеть вам обязательно понадобится комплект проводов, контроллер зарядки батарей, амперметр и нагрузка (аккумуляторная батарея).
Что касается несущей мачты, то сразу отметим её особое значение для надёжного крепления генератора, что гарантирует его долгую и бесперебойную эксплуатацию. Этот элемент конструкции не только должен быть достаточно прочным, но ещё и обязан иметь хорошую устойчивость. Кроме того, совсем не помешает, если мачта будет оборудована простейшим механизмом опускания и подъёма основания с двигателем.
Энергия ветра потоком вращает колесо ветряка с лопастями, через редуктор крутящий момент начинает передаваться на генераторный вал. Так происходит превращение механической энергии в электрическую.
Рабочая мощность ветрогенераторов прямо пропорциональна параметрам ветроколеса, скорости ветра (по среднему показателю) и высоте мачты. Обычно диаметр лопастей ветрогенераторов может варьировать от 0.5м до более 50 метров.
Большинство существующих ветрогенераторов относят к сетевым турбинам. Это означает, что они работают лишь при наличии электрической сети (локальной или централизованной, например, при помощи дизель генераторов). Это объясняется нестабильностью потоков ветра. Сеть выполняет в данном случае стабилизирующий эффект. Основное условие использования сетевого ветрогенератора: мощность сети обязательно быть выше мощности ветродвигательной установки минимум в 1.8 раза. При мощных потоках ветра лопасти ветрогенератора начинают вращаться. Получаемая энергия вращения начинает передаваться на мультипликатор (электрический генератор) через ротор. Существуют конструкции ветрогенератора, где не устанавливают мультипликатор для увеличения производительности. Ветродвигатели могут функционировать по одному, как единичный комплекс, или большими группами, образуя своеобразный ветропарк.
Перед тем как сделать ветрогенератор своими руками, нужно определиться, какой тип устройства будет производиться – горизонтальный или вертикальный (роторный) тип ветродвигателя. Более простой и доступный вариант – монтаж вертикального ветрогенератора, так как у этой системы выше коэффициент эффективного воздействия ветра, а его балансировка устройства значительно легче. Чем мощнее будет выбранный генератор, тем больше диаметр и вес ветроколеса. Соответственно значительно возрастает сложность конструкции, ее балансировка и закрепление.
Комплектующие детали и элементы самодельной ветряной электростанции:
· генератор 12V
· аккумулятор 12V (можно взять автомобильный, но лучше приобрести альтернативный, стоимость его около 40 у.е., но он более долговечный и безопасный)
· ротор 1,5-2м
· большое металлическое ведро или металлическая бочка (из нержавейки или алюминия)
· реле для зарядки аккумулятора
· реле заряда лампы (например, автомобильное)
· полугерметичный выключатель.
· вольтметр (можно взять автомобильный или от любого бывшего в употреблении измерительного устройства)
· большая доза наружная (распределительная коробка)
· мачта с высотой от 2 до 10 метров (можно сделать самостоятельно из труб ПВХ и металлических комплектующих для основания)
· провода
· четыре болта марки М6
· 2 хомута или нержавеющая проволока (для крепления к мачте)
Перед установкой конструкции мачты заливают фундамент по объему сечения трубы и основания, с учетом нюансов климата и грунта на участке. Мачту с ветродвигателем устанавливают после достижения бетонной смеси максимальной прочности (не меньше недели). Менее надежным вариантом является простое зарывание мачты в грунт на полметра с использованием растяжек. Ротор
Делают ротор и переделывают шкив (фрикционное колесо с канавкой или ободом по окружности, передающее движение канату или приводному ремню) генератора. Выбирают диаметр ротора, исходя из среднестатистической скорости ветра. Диаметр ротора подбирают по среднегодовому показателю скорости ветра. По факту, до скорости 6-7 м/с производительная мощность у ротора 3 м будет выше.
Лопасти
Бочку нужно разделить на 4 абсолютно равные части при помощи маркера и рулетки, и вырезают будущие лопасти болгаркой или ножницами по металлу. Далее крепят их к генератору болтами к днищу и шкиву. Места для болтов вымеряют очень точно, чтобы в дальнейшем не приходилось постоянно регулировать вращение. На бочке отгибают лопасти, но разумно, чтобы избежать слишком резких порывов при потоке ветра.
Соединение элементов
Присоединяют провода к генератору и собирают цепь в дозе. Крепят генератор к мачте, фиксируют провода к генератору и мачте. Затем соединяют в цепь генератор и подсоединяют в цепь аккумулятор. Подключают нагрузку при помощи проводов (сечением до 2.5 кВ). Скорость вращения устройства задается степенью изгиба лопастей. Такого ветрогенератора должно хватить для полного энергообеспечения дачи или загородного дома.
Увеличение выработки электроэнергии
Учтите, что повышение мачты до 20-25м может повысить среднюю скорость ветра до 30%. При этом увеличится выработка энергии до 1,5 раз. Также к приёму прибегают при пониженной скорости ветра (менее 4м/с). Высокая мачта устранит влияние построек и деревьев.
Вырезание лопастей – у нас получится три набора лопастей (всего девять штук) и тонкая полоска отходов.
· Поместите нашу ПВХ трубу длиной 60 см на плоскую поверхность вместе с отрезком трубы квадратного сечения (можно использовать любой другой достаточно длинный предмет с ровной кромкой). Плотно прижмите их друг к другу и проведите на ПВХ трубе линию в месте их соприкосновения по всей ее длине. Эту линию назовем А.
· Сделайте отметки с каждого конца линии А, отступив от края трубы по 1-1,5 см.
· Склейте вместе три листа бумаги формата А4 так, чтобы они образовали длинный прямой кусок бумаги. Вам предстоит обернуть им трубу, прикладывая по очереди к только что сделанным отметкам на ней. Убедитесь, что короткая сторона куска бумаги плотно и ровно прилегает к линии А, а длинная — ровно перекрывается в тех местах, где идет внахлест сама с собой. С каждого конца трубы проведите линию вдоль края бумаги. Назовем одну из этих линий В, другую – С.
· Возьмите трубу так, чтобы конец трубы, ближайший к линии В смотрел вверх. Начните там, где линии А и В пересекаются и делайте отметки на линии В каждые 145 мм, двигаясь влево от линии А. Последний отрезок должен получиться длиной около 115 мм.
· Переверните трубу вверх тем концом, который является ближайшим к линии С. Начните с точки, где линии А и С пересекаются, и также наносите отметки на линии С каждые 145 мм, но двигаться нужно вправо от линии А.
· При помощи квадратной трубки соедините линиями соответствующие друг другу точки на противоположных концах ПВХ трубы.
· Разрежьте трубу вдоль по этим линиям, используя электролобзик, таким образом, чтобы у Вас получилось четыре полоски шириной 145 мм и одна – около 115 мм.
· Разложите все полоски внутренней поверхностью трубы вниз.
· Сделайте на каждой полоске отметки по узкой стороне с одного конца, отступая с левого края 115 мм.
· Повторите то же самое с другого конца, отступая по 30 мм с левого края.
· Соедините эти точки линиями, пересекая полоски разрезанной трубы по диагонали. Распилите пластик по этим линиям при помощи лобзика.
· Полученные лопасти положите внутренней поверхностью трубы вниз.
· Сделайте на каждой отметку по линии диагонального распила на расстоянии 7,5 см от широкого конца лопасти.
· Сделайте другую отметку на широком конце каждой лопасти на расстоянии 2,5 см от длинной прямой кромки.
· Соедините эти точки линией и отрежьте получившийся уголок по ней. Это предохранит лопасти от заламывания побочным ветром.
Вырезание хвостовика.
Размеры хвоста не имеют решающего значения. Вам нужен кусок легкого материала размером 30х30 см, желательно металла (жести). Вы можете придать хвостовику любые очертания, главным критерием является его жесткость.
Сверление отверстий в трубе квадратного сечения – используйте сверло 7,5 мм.
Поместите двигатель на передний конец квадратной трубы таким образом, чтобы втулка выступала за край трубы, и отверстия под крепежные болты смотрели вниз. Отметьте положение отверстий на трубе и просверлите трубу в отмеченных местах насквозь.
Отверстия в маскирующем фланце – этот момент будет описан ниже, в разделе данной инструкции, посвященном монтажу, так как эти отверстия определяют баланс конструкции.
Сверление отверстий в лопастях — используйте сверло 6,5 мм.
· Отметьте два отверстия на широком конце каждой из трех лопастей вдоль их прямой (задней) кромки. Первое отверстие должно быть на расстоянии 9,5 мм от прямой кромки и 13 мм от нижнего края лопасти. Второе – на расстоянии 9,5 мм от прямой кромки и 32 мм от нижнего края лопасти.
· Просверлите эти шесть отверстий.
Сверление и нарезание отверстий во втулке – используйте сверло 5,5 мм и метчик на 1/4".
· Двигатель от беговой дорожки поставляется с прикрепленной к нему втулкой. Чтобы снять ее, плотно зафиксируйте плоскогубцами вал, выступающий из втулки, и поверните втулку по ходу часовой стрелки. Она отвинчивается по часовой стрелке, именно поэтому лопасти вращаются против хода часовой стрелки.
· Сделайте шаблон втулки на листе бумаги, используя циркуль и транспортир.
· Отметьте три отверстия, каждое из которых находится на расстоянии 6 см от центра круга и на равном расстоянии друг от друга.
· Поместите этот шаблон на втулку и набейте на ней предварительные отверстия сквозь бумагу в отмеченных местах.
· Просверлите эти отверстия сверлом 5,5 мм.
· Нанесите на них резьбу метчиком 1/4"х20.
· Прикрутите лопасти к втулке болтами 1/4«х20 мм. В этот момент внешние, близкие к границам втулки отверстия еще не просверлены.
· Измерьте расстояние между прямыми кромками кончиков каждой лопасти. Отрегулируйте их так, чтобы они были равноудалены. Наметьте и набейте каждое отверстие на втулке сквозь каждую лопасть.
· Сделайте отметки на каждой лопасти и втулке, чтобы Вы не перепутали места крепления каждой из них на более поздней стадии сборки.
· Скрутите лопасти с втулки, просверлите и нанесите резьбу на эти три внешних отверстия.
Изготовление защитного рукава для двигателя.
· Проведите на нашем отрезке ПВХ трубы диаметром 7,5 см вдоль ее длины две параллельные линии на расстоянии 2 см друг от друга. Разрежьте трубу по этим линиям.
· Срежьте один из концов трубы под углом 45°.
· Поместите остроносые плоскогубцы в образовавшуюся прорезь и осматривайте трубу сквозь нее.
· Убедитесь, что отверстия под болты на двигателе отцентрированы по середине прорези в ПВХ трубе и поместите двигатель в трубу. С помощником сделать это намного легче.
Монтаж
· Поместите двигатель на трубу квадратного сечения и прикрутите его к ней, используя болты 8х19 мм.
· Разместите диод на квадратной трубе за двигателем на расстоянии 5 см от него. Прикрутите его к трубе саморезом.
· Присоедините черный провод выходящий из двигателя к “плюсовому” входящему контакту диода (он обозначен АС со стороны “плюса”).
· Присоедините красный провод выходящий из двигателя к “отрицательному” входящему контакту диода (он обозначен АС со стороны “минуса”).
· Разместите хвостовик так, чтобы конец квадратной трубы, противоположный тому на котором размещен двигатель, проходил по его центру. Прижмите хвост к трубе при помощи струбцины или тисков.
· Прикрутите хвостовик к трубе при помощи двух саморезов.
· Разместите все лопасти на втулке таким образом, чтобы все отверстия совпали. Используя болты 6х20 мм и шайбы, прикрутите лопасти к втулке. Для трех отверстий внутреннего круга (ближайших к оси втулки) используйте по две шайбы, по одной с каждой стороны лопасти. Для трех остальных используйте по одной (со стороны лопасти, ближайшей к головке болта). Туго затяните. .
· Надежно зафиксируйте вал двигателя (который проходил через отверстие во втулке) плоскогубцами и, надев втулку, поворачивайте ее против хода часовой стрелки, пока она не закрутится до конца.
· При помощи газового ключа плотно прикрутите патрубок 50 мм к маскирующему фланцу.
· Зажмите патрубок в тисках так, чтобы фланец был расположен горизонтально над губками тисков.
· Расположите квадратную трубу, несущую на себе двигатель и хвостовик, на фланце и добейтесь ее идеально сбалансированного положения.
· После достижения сбалансированности сделайте метки на квадратной трубе сквозь отверстия во фланце.
· Просверлите эти два отверстия, используя сверло 5,5 мм. Возможно, придется скрутить для этого хвост и втулку, чтобы они не мешали Вам.
· Прикрутите несущую квадратную трубу к фланцу двумя саморезами.
Для того, чтобы продлить срок службы Вашего ветрогенератора необходимо покрасить его лопасти, защитный рукав двигателя, основание и хвостовик.
Дополнительная информация
Для использования ветрогенератора Вам понадобится мачта, провода, амперметр, контроллер зарядки и аккумуляторные батареи.
Мачта является одним из самых важных компонентов ветрогенератора. Она должна быть прочной, устойчивой, надежно закрепленной и легко опускаемой/поднимаемой. Чем больше будет ее высота, тем большему воздействию ветра будет подвергаться ваш генератор. Проволочные растяжки должны быть расположены через каждые 5,5 м высоты мачты. Растяжки следует закрепить на земле на расстоянии от основания мачты составляющим как минимум 50% ее высоты.
Наиболее распространенным вариантом применения ветряков является выработка электроэнергии. Кажется, что может быть проще, чем сделать , насадить на него ось электрогенератора и готово! Можно пользоваться электричеством!
Но не все так просто. Рассмотрим, почему.
Все ветряные установки или ветряки приводятся в действие, т.е. начинают вращаться . От мощности потока ветра зависит то, какое количество энергии мы сможем получить от генератора.
Следующей важнейшей характеристикой ветряной установки является КИЭВ – коэффициент использования энергии ветра. У наилучших образцов ветряков данный показатель составляет 40-50% (хотя встречаются утверждения о 60-80% КИЭВ, что является преувеличением продавцов данных моделей). Поэтому в действительности можно рассчитывать на то, что ветряк будет применять только 25-30%, притом, что расчетную мощность ветряка нужно делить на 3-4. Это то, что можно действительно получить от ветроустановки при условии применения идеального электрогенератора.
О мощности ветряка. Многие могут не поверить, и это на самом деле выглядит парадоксально, но мощность ветряка (помимо скорости ветра) . Ее также называют «площадь ометания». Существует много практических подтверждений и математических доказательств, но мощность ветряка, имеющего одну лопасть (которая описывает круг диаметром D), и ветряной установки с 6 лопастями этого же диаметра одинакова! В это можно верить или не верить, но это так!
Дело в том, что лопасти для ветра являются не отдельными «дощечками», и он давит не на каждую по очереди, а как диск, круг. Поэтому важно не количество лопастей, а их площадь. При раскручивании лопасти ветряка, ветер придает ей скорость. Наряду с угловой скоростью вращения, у лопасти есть еще линейная скорость. А значит, так как она крутится не в вакууме, то она встречает сопротивление воздуха, которое увеличивается пропорционально скорости в кубе. Тем более что лопасть является не плоской дощечкой, а своего рода аэродинамическим профилем, который имеет определенную толщину и угол поворота. И при вращении данный профиль «натыкается» на воздух пространства между лопастями.
Получается, что чем большую мощность потока мы желаем получить, увеличивая количество лопастей, тем большее воздушное сопротивление им приходится испытывать при вращении. В итоге – что указано выше – мощность ветряной установки зависит не от количества лопастей, а от площади ометания.
Мы подошли к следующей важной характеристики ветряка – быстроходности – это величина, которая показывает, насколько линейная скорость лопасти больше скорости ветра.
Например, если нам известно, что быстроходность ветряка равна 7, то это означает, что на кончике его лопасти линейная скорость в 7 раз выше скорости ветра. И в случае, когда скорость ветра равна 10 м/с, кончик его лопасти передвигается по воздуху со скоростью 70 м/с, т.е. 250 км/час! Поэтому настоятельно рекомендуем не пытаться остановить лопасть руками. Их срежет как бритвой.
Такие ветряки , т.к. постоянно нарезают воздух своими лопастями, создавая звуковые волны.
Проблему шума адресуют в , т.к. обычно быстроходность вертикальных ветряков ниже горизонтальных.
Мы еще вернемся к быстроходности ветряка и ее расчету, а сейчас посмотрим, чем она важна для выработки электрической энергии.
Генератор
На Руси исстари повелось добывать электроэнергию при помощи специальных устройств – генераторов. Существует много конструкций генераторов, но в плане использования их с ветряками нас интересуют электрогенераторы, которые вырабатывают электроэнергию в процессе вращения. На самом деле, кто добра от добра ищет. Ветряк предоставляет вращение, его и нужно использовать.
В ходе строительства ветряка мастер обязательно сталкивается с тем, что генераторов, предназначенных для ветряка, вообще-то НЕТ. В природе они, конечно, есть, их даже выпускают серийно. Но приобрести их достаточно сложно и по возможности, и по цене. Это слишком специфическая вещь, именно поэтому их так мало и они такие дорогие. Поэтому приходится или изготавливать генератор для ветряка самостоятельно или приспосабливать то, что есть.
А что мы можем использовать? Выбор не богатый. Это двигатели с постоянными магнитами, автомобильные генераторы, шаговые двигатели, генераторы от изношенных бензогенераторов, асинхронные двигатели. Другими словами, почти любые электродвигатели. Согласно теории, любая электрическая машина обратима. Т.е. любой электрический двигатель в определенных условиях может работать в качестве генератора с определенной эффективностью, серьезностью и ценой переделки.
Почему нельзя применять просто то, что есть? Потому что оно все – быстроходное! Восклицательный знак не означает ничего хорошего. Кроме, разве что, шаговых двигателей. Они тихоходны по определению. Все остальные двигатели-генераторы работают на 1000 оборотах в минуту и более (15-20 об/секунду).
Чтобы получить обратный эффект – генерацию электротока, им необходимо придать соответствующие обороты. Например, самый дешевый и доступный вариант, как кажется, приличного генератора в 0,5 КВт – автомобильного, сталкивается с цифрой в 2-3 тыс. об/мин.
Даже на холостых оборотах двигатель машины держит вращение на скорости 800 об/мин. Также добавляется мультипликация шкивов генератора и мотора как минимум 1:2. Генератор крутится изначально на 1500 об/мин. А если поддать газу и «открутить» мотор до 3-4 тыс. (рядовая ситуация) – то генератор выдаст свои полкиловатта. На 5-8 тыс. об/мин.
Аналогично и с остальными моторами. Что ни возьми – не найти ничего меньше 1000 об/минуту.
Вернемся к быстроходности ветряка и пересчитаем данный параметр, учитывая скорость ветра, размеры ветряной установки, и обнаружим, что обороты вала ветряка недостаточно велики. У наиболее быстроходных ветряков и при оптимальном ветре – 200-400 об/минуту!
Поставим мультипликатор, скажут многие, и обороты повысятся в 5-10 раз! (То, что повышает обороты – это мультипликатор, а то, что понижает – это редуктор). Справедливости ради скажем – так и делается обычно. Но только на мощных больших ветряках. На ветряках, мощность которых менее 500 Ватт, мультипликаторы являются роскошью. Качественный и надежный необслуживаемый мультипликатор с небольшими потерями – дорогое удовольствие. И цена его переносится на стоимость вырабатываемого электричества. Поэтому использование мультипликатора в «домашнем» ветряке никак необоснованно. Если, конечно, он не достался каким-то образом бесплатно.
Из низкооборотных генераторов в нашем распоряжении есть лишь шаговые двигатели. Шаговый двигатель – это двигатель, вращающий свой вал на определенный угол (шаг) при подаче импульса напряжения на его обмотки. У таких моторов обычно несколько обмоток, а их ротор просто напичкан магнитами. Этот выгодный факт и дает возможность применять шаговые двигатели в качестве генератора ветряка. В результате придания валу шагового двигателя вращения извне, он приступает к выработке электричества, причем достаточно эффективно.
«Вычислить» шаговый двигатель легко. При вращении вала его вращения не плавные, а как бы толчками. Данный эффект имеет название «залипание». Если закоротить все выводы такого двигателя, то вращение вала заметно затруднится. Это означает, что шаговый мотор уже вырабатывает электричество. Это общеизвестный метод проверки двигателей постоянного тока «на вшивость». Если в момент закорачивания выводов стало труднее вращать вал мотора, то электромотор в свете применения его как электрогенератора небезнадежен и можно смело снимать его характеристики.
Достать шаговый электромотор небольшой мощности легко. Любой принтер, который продается на интернет-аукционах за 100-300 рублей, имеет минимум 2 таких двигателя. Один двигал головку, второй – бумагу. Сканер и старые дисководы на 5,25 дюйма - по 1. Это вполне хорошая новость. Плохая новость состоит в том, что легко достать только шаговые двигатели совсем малой мощности! 1-2-3 Ватта. Достать шаговый двигатель минимум на 30-50 Ватт – редкая удача, если это получилось, то можно считать, что у вас в кармане отличный генератор для ветряка.
Как можно использовать шаговый двигатель на 2 Ватта? Например, можно с его помощью заряжать аккумулятор плеера, мобильника и т.п. Этой мощности будет достаточно. Нужно 10-20 Ватт? Установите 10 таких двигателей. Они стоят совсем недорого.
А если вам нужно получить с ветряка 200-300 Ватт, при этом желательно дешевле (помним о соотношении затраты/отдача), то придется сделать генератор самому. Это сложно, но вполне возможно.
