Развлекательный портал

В этой статье мы попытаемся описать, как самому построить ветрогенератор с вертикальным осевым вращением (это легче сделать, чем построить самодельный ветряк с горизонтальной осью кружения). Технология такого самодельного генератора схожа со схемой древнего анемометра (приспособления для замера скорости ветра). Один из главных компонентов ветрогенератора - это его лопасти, которые можно изготовить, к примеру, из металлической бочки, обладающей хорошей жесткостью, или же из более недорогого материала - пластмассовой бочки. Вместимость такой бочки обязана быть приблизительно 100 литров (+50 литров). Это зависит от того, какой самодельный ветродвигатель вам нужен, так как мощность прямопропорционально зависит от окружности и возвышенности бочки.

Избрав пластиковую или металлическую бочку, далее необходимо будет изготовить из нее "ветряную мельницу", что вы можете легко проделать за несколько минут с помощью обычной болгарки

Первоначально мы делаем отверстия на боковой плоскости бочки, а затем осторожно отгибаем задние и передние края лопастей на необходимый нам угол. Самодельные ветрогенераторы могут иметь разное число лопастей (2 и больше). В роли оси ветряного колеса можно применить, к примеру, обрезок арматуры или трубы. Самодельный ветряк будет производить электричество. Для того чтобы её снимать вам не потребуется ничего сверхъестественного. Это можно сделать даже без использования сварки для сваривания деталей. Для передачи электричества можно применять ремень, цепь от велосипеда или прорезиненный ролик.

В качестве производителя электроэнергии самодельный ветродвигатель может работать с подходящим по мощности небольшим электромотором на долговременных магнитах, а также мотоциклетный или велосипедный генератор. Можно установить этот простой возбудитель генератора на вечных магнитах просто на дне бочки или на оси ветряка. Самодельные ветрогенераторы с вертикальной конструкцией позволяют без вопросов создать кривошипное устройство и снабдить его возвратно-поступательным движением рабочего приспособления. К примеру, к кривошипу можно "прикрепить" мембранный или поршневой насос. Не исключена и пара кулачков, в частности кулачок-бензонасос, или кулачок и прямой электрогенератор, то есть катушка - магнит.

Чтобы сделать самодельный ветряк можно выдумать немалое количество модификаций применения старых бочек. Любой элемент бочки - это уже почти готовая лопасть генератора, который даже может, не потребуется изгибать. Связывать их можно винтами, болтами, саморезами или заклепками. Нагрузки на компоненты ветрогенератора незначительны.

Вариантов как самому построить ветрогенератор, а также видоизменений лопастей и соединения их в единую конструкцию может существовать большое множество. Бочку можно разрезать вдоль, в поперек и по диагонали. Присутствие сварочного агрегата делает возможности в вырезке лопастей неограниченными. Из частей бочки можно соорудить все существующие и новейшие типы ветряных роторов.

Самодельный ветродвигатель можно использовать для зарядки аккумуляторных батарей, питания электрических приборов, работы осветительной техники, подогрева и подачи воды, вентилирования помещений, просушки дерева, и т.д. В областях, отдаленных от стабильных родников энергии (на огороде, пастбище, границе и т.п.). Маленький ветрогенератор с вертикальным расположением ветряного колеса может быть элементарно привязан к стволу дерева.

Перед тем как самому построить ветрогенератор, нужно учесть, что любой движущееся устройство является опасностью, даже маленький ветрогенератор при большом ветре может причинить лопастями удар огромной силы, поэтому нужно все острые края элементов ветрогенератора скрупулезно притупить.

Мною были изготовлены несколько вариантов ветроэлектростанций. Предлагаемый сейчас наиболее прост и доступен.

В качестве генератора, основного агрегата любой электростанции, используется электродвигатель постоянного тока (U=48 В, 1=15 А, п=1200 об/мин). Ротор вращается с частотой менее 500 об/мин, причем по мере усиления ветра обороты не возрастают, а увеличивается ток заряда. На валу генератора установлена цепная звездочка (Z=10) от велосипедного двигателя Д-6. Ведомая звездочка (Z=48) и весь кареточный узел взяты от взрослого велосипеда. Раму пришлось распилить и придать ей нужную форму, а потом заварить. Генератор крепится к раме при помощи болтов М8.

Роликовую цепь с шагом 1 2,7 мм перед установкой нужно прокипятить несколько минут в моторном масле, а затем вытереть ветошью. Лучше использовать цепь от мотоцикла: ее срок службы значительно дольше.

Вал каретки я выточил новый, более длинный. При сборке кареточного узла необходимо смазать подшипники смазкой <Литол-24> или ЦИАТИМ. Затем на вал навинчивается до упора гайка М16, надевается фланец (рис.3) и зажимается другой гайкой. К фланцу восемью болтами Мб крепится диск (рис.4) таким образом, чтобы выступ фланца 0 40 мм вошел в отверстие диска. Фланец изготавливается следующим образом: на токарном станке из стали вытачивается диск (рис.3, поз.1), затем головка торцевого ключа на 24 отрезается со стороны держателя по высоте до 20 мм, обе эти детали совмещаются друг с другом соосно и привариваются. В таком случае, если будут использоваться только две лопасти, диск и фланец можно заменить стальной пластиной (рис.1, поз.3).

Лопасти изготавливаются из дюралюминия толщиной 2 мм. После изготовления им необходимо придать дугообразную форму. Для этого лопасть надо положить на что-то круглое (например, трубу диаметром 8ОО мм и длиной не -менее 800 мм) и согнуть по линии, показанной на чертеже. Затем лопасть при помощи шести шурупов крепится к деревянной спице, которая делается из струганного деревянного бруска 36х55х500 мм. Спицы, в свою очередь (при помощи двух болтов М8 каждая), присоединяются к диску или пластине.

Для использования слабого ветра, 5-8 м/с, у меня сделано шесть одинаковых лопастей. При сильном ветре советую использовать только две. Но даже и при небольшом ветре с двумя лопастями ветряк дает ток 4-6 А при напряжении 14 В. В принципе, можно уменьшить длину лопастей до 80 см.

К нижней части рамы приварен штырь (кусок трубы длиной 120-150 мм), который с небольшим зазором входит в трубу-мачту. Перед монтажом его необходимо смазать и проложить латунную шайбу, на которой весь узел будет легко вращаться в горизонтальной плоскости и при помощи съемного стабилизатора становиться против ветра.

Мачта длиной 3-3,5 м изготовлена из водопроводной трубы d 34 мм (не менее). К нижней части мачты, с торца трубы, приварена опорная площадка (S 2-3 дм?), к которой, в свою очередь, приварен штырь длиной 150 мм и d 12-15 мм. При установке мачты штырь просто втыкается в землю. На расстоянии 1 м от верхнего конца трубы-мачты, по ее окружности, я приварил четыре гайки М1О для крепления растяжек. Мачту лучше изготовить из двух частей - для удобства перевозки на багажнике легкового автомобиля. В стационарных условиях ее можно изготовить и из другого материала, и более длинную.

Несколько слов о пульте контроля и зарядки аккумулятора. В него входят амперметр и вольтметр постоянного тока любого типа, но лучше небольших размеров. Амперметр на максимальный ток 20-30 А, вольтметр на 15-30 В (из расчета того, что бортовая сеть автомобиля - 12 В). Развязывающий диод - любого типа на ток 20 А. В качестве реостата можно использовать проволочное сопротивление типа ППБ-50Г на 5-10 0м, 50 Вт с доработкой: с левого края нужно снять несколько витков провода, чтобы в рабочем положении цепь разрывалась. Можно использовать и любой другой резистор, выдерживающий ток 20 А в течение нескольких секунд. А нужно это вот зачем: если аккумулятор заряжен полностью и напряжение на нем достигло 14-14,5 В, то резистором в течение трех секунд закорачиваем генератор и тем самым останавливаем его, ток при этом в 3-4 раза меньше рабочего. Можно затем одну из лопастей привязать к мачте. Закорачивать генератор резко нельзя, так как может произойти поломка механизма. Вручную, даже при среднем ветре, за лопасть останавливать очень опасно. Уменьшать этим резистором ток заряда тоже нельзя, так как он выгорит через несколько десятков секунд. Ток заряда можно уменьшить путем добавления количества включенных в розетку ламп. Токоведущий провод - любой мягкий кабель (лучше обрезиненный) сечением 3-4 мм?, который пропущен внутри трубы мачты.

Эксплуатация ветроэлектростанций в течение 10 суток даже с двумя лопастями показала, что этой энергии достаточно: ведь ветер на море почти каждый день.

Kомментарий: На мой взгляд электронику управления реально сделать более совершенной. Предлагаемая электросхема явно требует доработки. Вместо одного диода - диодный мост. Можно добавить стабилизатор напряжения, любой простой (эмитерный повторитель) или более сложный и экономичный импульсный стабилизатор и проблема с перезарядкой аккумулятора сама собой отпадёт. Да и стабильное напряжение более универсально в применении. Ну и какой нибудь преобразователь напряжения что бы был доступ к 220 вольт.

В качестве электрогенератора так же отлично подходят различные автомобильные и тракторные генераторы. Отличные лопасти получаются изготовленные по авиамодельной технологии с круткой (для сохранения постоянного шага) - Лонжерон и пенопластовым наполнитель, всё обклеено стеклотканью на эпоксидке. Но это уже усложнение, хотя эффективность вырастет на 20%.

Ветрогенератор своими руками.
Роторного типа. Мощностью до 1.5 КВт

Для этого нужно:

автомобильный генератор 12V (живой),
аккумулятор 12V любой (кислотный или гелиевый) даже практически «мертвый»,
металлическое ведро из-под краски, лака или старая БОЛЬШАЯ кастрюля (из алюминия или нержавейки),
автомобильное реле зарядки аккумулятора,
Реле контрольной лампы заряда (авто)
Выключатель ПГ (полугерметичный) кнопка на 12V
Вольтметр (от любого старого измерительного уст-ва или готовый автомобильный)
Доза наружная большая (коммуникационная коробка)
провода (минимум 2.5 квадрата сечением, лучше 4)
4 болта М6 с гайками, шайбами, гроверами
2 больших хомута или нержавеющая проволока (для крепления генератора к мачте)
Инструмент: дрель со сверлами, отвертка, ключи, кусачки и т.п.
Начинаем с изготовления самого ротора и переделки шкива генератора.

Берем наше ведро и делим его на четыре равные части, используя рулетку и маркер (глазомер и карандаш), размечаем места лопастей как показано на рисунке и аккуратно вырезаем ножницами по металлу, предварительно засверлив отверстия для вставки ножниц.

Если вы собираетесь резать турбиной (болгаркой), тогда делать это надо очень аккуратно, чтобы не перегреть металл (это естественно невозможно если ведро из оцинковки или крашенной жести).

Рис.1

Ведро будет крепиться к генератору четырьмя болтами к днищу и шкиву, поэтому ОЧЕНЬ СИММЕТРИЧНО размечаем места под отверстия для болтов М6 на шкиве и на дне ведра. Это делается для того чтобы избежать дисбаланса при вращении.

Затем отгибаем лопасти на ведре (надо учесть направление вращения генератора, 90% он крутится по часовой стрелке) но не сильно круто, чтобы избежать ураганных порывов
Крепим болтами ведро к шкиву
Соединяем провода к генератору (переписываем маркировку контактов и цвета проводов)
В Большой дозе собираем цепь, как показано на рисунке 2

5- Крепим генератор к мачте
6- Крепим провода к генератору и мачте
7- Соединяем генератор в цепь
8- Подсоединяем аккумулятор в цепь проводами 4 кв. (длиной не более 1м)
9- Подключаем нагрузку проводами сечением до 2.5 кв. (освещение, электроприборы)
10-Дополнительно возможно поставить преобразователь (инвертер) 12-220V на 700-1500W Ватт (подключив в цепь к контактам 7, 8 проводом 4 кв. длиной не более 1м)
Вот и все – ветряк работать должен без проблем. Скорость вращения задавать углом изгиба лопастей.

Из практики: на таком ветряке (+ инвертер 1000 Ватт и аккумулятор 75А), работает все уличное освещение на “низкокалорийных” (энергосберегающих) лампах по 11-15W (автоматика через фотоэлемент), дополнительная зарядка автомобильного аккумулятора, подогрев (“Доброе тепло”) и освещение сарая и курятника, аварийное освещение дома на светодиодах и таких же лампах (инвертер 1000 Ватт), охранная сигнализация и видеонаблюдение, телевизор и персональный компьютер. Но для этого придется сделать отдельную группу при монтаже проводки дома.

У нас постоянный ветер от 2-4 м/с до 12-22 м/с, со шквальными порывами 50 м/с, при порыве 60 м/с (примерно) оторвало ведро за 6 у.е., но к счастью, после экспериментов в сарае осталось старое, которое до сих пор работает. Срок хотя и небольшой, но уже 2,5 года без замены деталей и агрегатов.

Плюсы – быстро и экономично, без трудозатрат на изготовление мачты и лопастей флюгерного типа. Нет ультразвуковой вибрации как от вентилятора, очень тихая работа. Неприхотливый и ремонтопригодный. Достаточно надежный.

Минусы – нет защиты от ураганного ветра, (может сорвать ведро и малая производительная мощность. При подключении мощной нагрузки >1KW останавливается (необходим редуктор и ротор бОльшего размера!)

Я в качестве преобразователя с 12 на 220 вольт использую обычный компьютерный бесперебойник. Вместо родного аккумулятора у меня стоит автомобильный, с платы пришлось снять динамик (чтобы убрать писк).
При выборе безперебойника обратите внимание, некоторые из них отключаются через определенное время, тогда приходится вносить небольшие изменения в схему.

Автономное обеспечение объекта (с аккумуляторами). Объект питается только от ветроэнергетической установки.

Ветрогенератор (с аккумуляторами) и резервный дизель-(бензо-)генератор. В случае отсутствия ветра и разряде аккумуляторных батарей происходит автоматический запуск резервного генератора.

Ветрогенератор (без аккумуляторов) и коммутация с сетью. Общественная электросеть используется вместо аккумуляторных батарей – в неё уходит вся выработанная электроэнергия и из неё потребляется. Вы платите только за разницу между выработанной и потреблённой электроэнергией.

Увеличение производительности системы. Возможно установить два и более генератора, инвертора и комплекта аккумуляторов