Сделай сам: Ветрогенератор для зарядки гаджетов на природе

Содержание

Шаг 3: Лопасти

Вместо того, чтобы тратить сотни долларов на лопасти для ветрового генератора, они были сделаны из пластиковых труб, что валялись в гараже.

Все говорят о том, что лучше использовать трубы диаметром 20 см для лопастей ветрогенератора. Позвольте мне сказать о том, что они действительно работают гораздо лучше чем трубы 15 см. Но так как в моем распоряжении были 15 см трубы, к вопросу нужно было бы подойти творчески (у них меньшая кривизна чем у 20 см).

Приступаем к резки ПВХ трубы. Сделаем прямоугольники размерами 14 на 61 см. Затем вырежьте из них треугольники, где короткий катет в длину 3 см.

После того, вырежем на конце лопасти треугольник, с помощью его она будет крепится на ступицу генератора.

Советы:

Используйте металлический угольник, для маркировки мест, что необходимо вырезать (угольник поможет получить прямые линии).
Вы можете использовать ручную пилу, но рекомендую взять «сабельную пилу».
Используйте пилки предназначенные для стали (мелкие зубья).

Опорные мачты

Опорная мачта не только держит ветряной генератор. Высота мачты определяет, сколько электроэнергии выработает ветроустановка. Обычно, чем выше мачта, тем больше скорость ветра. Качество опорной мачты также имеет большое значение для эксплуатации всей системы.

При инженерных расчетах сопротивления конструкции мачт ветрам использовались характеристики наиболее ветреных районов нашей планеты.

Мы производим три основных типа: опорная мачта на растяжках, свободностоящая башня, свободностоящая башня с гидроприводом.

Гидравлическая технология опорных мачт применяется при монтаже и обслуживании, для автоматического подъема и опускания во время установки и эксплуатации ветровых турбин.

При использовании гидравлического оборудования может вообще не потребоваться кран, стоимость установки и обслуживания значительно уменьшается. Кроме того, гидравлическое оборудование можно использовать повторно, что дает практические удобства и является более экономически выгодным.

Шаг 2: Генератор

Генератор является сердцем проекта и важно взять хороший! Сейчас вы смотрите на промышленный двигатель с постоянным магнитом. Он был куплен примерно за 65$, пришел с просверленной ступицей для крепления лопастей ветровой турбины, что сохранило мне много времени, которое было бы потрачено на просверливание отверстий.Мотор рассчитан на 90В при 1750 оборотов в минуту

Используя его в качестве генератора, эффективность данной системы составит 80%. Поэтому при вращении вала со скоростью 1750 оборотов за минуту, он будет производить 72В электричества. Посмотрим правде в глаза, вал не будет крутится с такой скоростью, но можно прийти к консенсусу. Для того, чтобы зарядить 12В батарею глубоким циклом заряда, генератор должен производить по крайней мере 12В. Воспользуемся математикой для расчета необходимой скорости вращения. Вал должен вращаться как минимум 233 оборота в минуту для зарядки 12В батареи.

С пластиковыми лопастями при 24 км/ч ветер легко вращает вал 233+ оборотов в минуту, что позволит заряжать батареи.

Установка

Монтаж ветряка очень сложная процедура. Первым делом, следует купить закладные в фундамент, детали крепления. Затем, следует залить бетонную основу, которая будет держать ваш агрегат. При заливке фундамента, нужно сразу установить купленные ранее элементы для крепления. После того, как фундамент залит, он должен простоять 21 день, прежде чем начинать установку мачты. Далее, идет работа посложнее. Самому вам не справится, нужен специально обученный персонал и тяжелая техника (подъемный кран обязательно). Сборка одного ветрогенератора для дома, займет не менее одного целого дня.

Все работы связанные со сборкой и установкой оборудования (сюда входят и подсоединение к сети, подключение всей проводки, сборка всего агрегата и так далее), должны осуществляется исключительно квалифицированными работниками.

Самодеятельность в этом сложном деле не приветствуется. Монтировка всего оборудования осуществляется в сухом помещении с температурой от 10 до 30 градусов Цельсия. Специальные работники, которые монтировали и устанавливали оборудование, должны предоставить пакет услуг, по которому они обязаны будут в период эксплуатации ремонтировать ветрогенератор.

Плюсы использования ветрогенератора у себя дома:

Самым главным преимуществом является бесплатная электроэнергия. Заплатив однажды за все оборудование и установку этого агрегата, вам больше не придется платить за электроэнергию. Теперь вы сами еще вырабатываете.
Очень частое явление, когда в сложные времена года, происходят перебои энергоснабжения. Происходит это зачастую из-за порванной линии, либо какие-то проблемы с трансформатором. Установив у себя дома ветрогенератор, на ваши электроприборы больше не повлияет погода. В сложных погодных условиях, ветряк будет работать даже быстрее обычного режима.
Эти агрегаты безопасны для окружающей среды и практически не производит шума при работе. Это значительно лучший вариант энергии, нежели тот, из-за которого уничтожается экосистема планеты.
Ветряк очень хорош в техническом понимании. Ведь он может работать в сочетании с несколькими источниками энергии, например: дизельная электростанция, солнечные батареи и так далее. Это удобно, если какой-то источник электричества на полную силу не может обеспечить ваш дом энергией.

Минусы ветрогенераторов:

Первый значительный минус – это конечно зависимость от погодных условий. Ветряк не станет работать там, где слабые потоки ветра. Устанавливать его разумно лишь на побережье моря и в местах, где повышена ветреность. Установив ветрогенератор у себя дома, на местности, где потоки ветра ниже среднего показателя, вы никогда не добьетесь того, чтобы этот вид добычи электричества был основным.
Цена тоже не очень приятна. Стоит такое удовольствие очень и очень дорого. Окупиться этот агрегат сможет, в лучшем случаи спустя лишь 10 лет. Сам генератор, мачта и ветряк – это лишь 30 процентов стоимости всей конструкции, остальную долю берут на себе аккумуляторы и инвертор. К тому же сами аккумуляторы на сегодняшний день не долговечны, и вам придется очень часто производить их замену, что тоже будет сильными ударами бить по вашему карману.
Безопасность этого альтернативного добытчика энергии не самая продвинутая. Лопасти при сильном износе попросту могут оторваться и принести значительный ущерб имуществу, или что еще хуже – жизни человека.

Популярные статьи Свадебная открытка

Видео по установке ветрогенератора:

Принцип работы двигателей ветряной электростанции

Необходимость экономить природные ресурсы вынуждает большинство государств заняться поиском альтернативных источников электроэнергии. Одним из таких источников является энергия ветра, при помощи которой можно производить электрическую энергию в объемах достаточных для удовлетворения нужд, как бытовых потребителей, так и промышленных предприятий. Основой конструкции для выработки электроэнергии из ветра является установленный на мачте генератор.

Устройство ветрогенератора

Конструкция ветряной электростанции включает в себя следующие элементы:

Генератор;
Мачта;
Лопасти;
Анемометр;
Аккумуляторные батареи;
Устройство АВР (автоматическое включение резерва);
Трансформатор.

Как работает ветряная электростанция?

Принцип работы ветряной электростанции основан преобразовании энергии ветра во вращательное движение турбины. Это происходит при помощи лопастей (ротора). Ветер следует контуру лопасти, приводя их во вращение.

Современные ветровые электрические станции имеют три лопасти. Их длина может достигать 56 метров. Скорость вращения в пределах 12-24 оборотов в минуту. Для увеличения скорости вращения используют редукторы. Мощность современных ветрогенераторов может достигать 750кВт.

Конструкция ветроэлектростанции может работать при скорости ветра 4 метра в секунду. При достижении скорости ветра 25 метров в секунду ветровые электростанции принцип работы, которых основан на использовании энергии ветра автоматически выключаются. Бесконтрольное вращение лопастей при сильном ветре является одной из причин аварий и разрушения ветряка.

Трансформатор преобразовывает напряжение до величин необходимых для транспортировки электроэнергии к потребителю по проводам линии электропередачи. Обычно трансформаторы устанавливают у основания мачты

Мачта является важным элементом конструкции ветряной электростанции. От ее высоты зависит выработка генератора. Высота мачты современных ветряков колеблется в пределах 70-120 метров. Некоторые конструкции предусматривают наличие вертолетных площадок.

Установка ветрогенераторов

Одним из необходимых условий для полноценной работы устройства является выбор подходящего места для его размещения. В идеале это должна быть возвышенность с высокой скоростью ветра при низкой турбулентности.

Если неподалеку находится лес, то это будет способствовать снижению эффективности работы ветрогенератора. Отсутствие поблизости ВЛЭП не даст возможности перенаправлять вырабатываемую электроэнергию к потребителям.

Проблемы, вызываемые эксплуатацией ветряных электростанций

В большинстве стран отсутствуют законы, которые бы четко определяли на каком расстоянии от жилых домов их можно размещать. Иногда ветрогенератор можно увидеть уже на расстоянии 200-250 метров от дома. Люди жалуются на сильный шум, который разносится на сотни метров вокруг. Тень от вращающихся лопастей ветряка может отбрасываться на несколько километров. Это вызывает сильный психологический дискомфорт.

Проблемы вызваны тем, что полномасштабное использование энергии ветра началось относительно недавно. Мощные ветрогенераторы ранее не использовались. Поэтому в полной мере их воздействие на человека изучено не было. В настоящее время разрабатываются законы, призванные минимизировать дискомфорт от эксплуатации этих механизмов.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Генератор

Роль генератора предлагаемой конструкции выполняет электромотор постоянного тока (1200 об/мин, при U=48 V, I=15 A), который при желании можно заменить автомобильным генератором. На вале электродвигателя укреплена звёздочка (Z=10), снятая с велосипедного двигателя. Кареточный узел, вместе с ведомой звёздочкой (Z=48) позаимствованы с велосипеда. Раму (рис.2.) следует распилить болгаркой, придать ей необходимую форму, сварить и закрепить на ней электродвигатель болтами М8. Роликовую цепь рекомендуется взять мотоциклетную, т.к. она обладает большим запасом прочности.

Из домашнего вентилятора

Сам вентилятор может быть в нерабочем состоянии, но из него требуется всего несколько деталей — это стойка и сам винт. Для конструкции понадобиться небольшой шаговый двигатель спаянный диодным мостиком для того, чтобы он выдавал постоянное напряжение, бутылочка от шампуня, пластиковая водопроводная трубка длиной примерно 50 см, заглушка для неё и крышка от пластикового ведра.

На станке делают втулку и фиксируют в разъёме от крыльев разобранного вентилятора. В эту втулку будет крепиться генератор. После закрепления, нужно заняться изготовлением корпуса. Срезают с помощью станка или в ручном режиме дно от бутылки шампуня. Во время отрезания, требуется также оставить отверстие на 10, чтобы в него вставить ось, выточенную из алюминиевого прута. Прикрепляют её с помощью болта и гайки к бутылочке. После того как была выполнена припайка всех проводов, в корпусе бутылочки проделывают ещё одно отверстие для вывода этих самых проводов. Протягиваем их и закрепляем в бутылочке сверху на генераторе. По форме они должны совпадать и корпус бутылки должен надёжно скрывать все его части.

Читать также: Папа для мамы сажает цветок

4 Принцип работы ветряков – как устроена система?

Независимо от типа ветряка, сам по себе он энергию выработать не может, ему нужен генератор, вращение вала которого будет обеспечиваться лопастями. Если у вас конструкция с горизонтальной осью вращения, для передачи движения на вал понадобится редуктор. Далее подключается контроллер, который преобразует получаемое на катушках генератора электричество в постоянный ток, поступающий затем в аккумуляторы. Далее можно подключить светодиодную лампочку, но если вы хотите зарядить какое-нибудь устройство или подключить ноутбук, понадобится еще и инвертор, который преобразует накопленный батареей заряд в переменный ток.

Установка с вертикальной осью вращения удобна тем, что у нее вал может быть довольно длинным, и это позволяет поместить генератор в нижней части мачты, то есть в зоне прямого доступа. Нередко в цепь устанавливают автоматический переключатель, в тех случаях, когда ветряк работает в комплексе с солнечными батареями или водяным колесом. Также в некоторых моделях ставят тормоз, который нужен на тот случай, если аккумулятор полностью заряжен. На лопастях ветряков с горизонтальной осью вращения могут быть предусмотрены шарниры, которые складывают улавливатели ветра при шторме. Очень мощный ветрогенератор на 5 киловатт, сделанный своими руками, иногда дополняется поворотным электромотором, который срабатывает от датчика направления потоков воздуха.

Сборка электрической цепи

Только что сделанный самодельный генератор производит постоянный ток напряжением около 12 вольт. Чтобы запитать электроприборы, работающие от переменного тока, потребуется преобразователь. В качестве такого преобразователя можно воспользоваться старым блоком питания, который обычно преобразует 220 вольт переменного тока в 9 вольт постоянного, заставив его работать в обратном направлении:

его выход на 9 вольт использовать в качестве входа напряжения, поступающего от генератора;
вход блока питания использовать в качестве выхода, поставляющего переменное напряжение 220 вольт.

В проводе, выходящем из кулера, имеется три проводника. Тот из них, который имеет желтую оплетку, оказывается совершенно ненужным. Его можно просто отрезать. Остальные же проводники подсоединяются к бывшему выходу блока питания с соблюдением их цветности.

Чтобы преобразователь мог питать сразу несколько потребителей его, используя, например, клеммную колодку, можно соединить с обычным тройником.

Контроль зарядки аккумулятора

В пульте контроля зарядки аккумулятора (рис.6.) можно использовать амперметр, рассчитанный на ток до 20 A, вольтметр на 30 V и диод — на ток до 20A. В качестве реостата используется пятидесяти ватный резистор ППБ-50Г 5-10 Ом, у которого удалены 3-4 витка провода с левого края. Сопротивление необходимо для того, чтобы имелась возможность ненадолго зашунтировать генератор и, таким образом, останавливать его, когда зарядится аккумуляторная батарея. Шунтировать генератор обрезком провода или другим металлическим предметом нельзя, т.к. это может привести к его поломке. Также нельзя и останавливать ветряк вручную за лопасти, что может привести к серьёзной травме даже при относительно слабом ветре. В качестве токоведущего провода следует взять мягкий кабель сечением около 4,0 мм2 и пропустить его внутри мачты.

При желании пульт можно доработать, установив диодный мост и параметрический стабилизатор напряжения, либо (что более экономично) импульсный стабилизатор, что исключит перезаряд аккумулятора. Также в схему можно ввести преобразователь напряжения, что позволит задействовать бытовые электроприборы, питающиеся от сети 220 V.

Шаг 4: Лопасти — продолжение

Для того, чтобы доработать трубу 15 см, была добавлена конструкция. На фотографиях показано, что была использована стальная садовая окантовка с просверленными отверстиями для продления длины лопастей.

Зажмем окантовку в тисках, для того чтобы подравнять поверхность и просверлить отверстия, чтобы они были приблизительно в одном месте.

Наиболее важной частью этого все было то, что вставки были наклонены относительно лопастей под углом 30-45 градусов к ступице, позволяя ветру толкать их боком, нежели назад, снимая при этом лишнее напряжение с натяжных тросов и основания, и производить больше электроэнергии

Делаем генератор для ветряка

Для того чтобы собрать ветряную электростанцию, нам потребуется генератор, причем с самостоятельным возбуждением. Иными словами, в его конструкции должны присутствовать магниты, наводящие электроэнергию в обмотках. Именно так устроены некоторые электродвигатели, например, в шуруповертах. Но сделать приличный ветрогенератор из шуруповерта не получится – мощность будет просто смешной, хватит максимум на работу небольшой светодиодной лампы.

Сделать ветряную электростанцию из автогенератора тоже не получится – здесь используется обмотка возбуждения, питающаяся от аккумулятора, поэтому он нам не подходит. Из вентилятора бытового у нас получится сделать разве что пугач для птиц, атакующих огород. Поэтому нужно поискать нормальный самовозбуждающийся генератор подходящей мощности. А еще лучше потратиться и приобрести покупную модель.

Генератор действительно выгоднее купить, чем сделать – КПД заводского образца будет более высоким, нежели у самоделки.

Давайте посмотрим, как сделать генератор для нашего ветряка своими руками.

Его максимальная мощность составляет 3-3,5 кВт. Для этого нам понадобятся:

Статор – он изготавливается из двух кусков листового металла, раскроенных в форме окружностей диаметром 500 мм. На каждую окружность по краю (немного отступив от края) наклеиваются 12 неодимовых магнитов диаметром 50 мм. Их полюса должны чередоваться. Аналогичным образом готовим вторую окружность, но только полюса здесь должны располагаться со сдвигом;
Ротор – он представляет собой конструкцию из 9 катушек, намотанных медным проводом диаметром 3 мм в лаковой изоляции. В каждой катушке делаем по 70 витков, хотя в некоторых источниках рекомендуется делать по 90 витков. Для размещения катушек необходимо сделать основу из немагнитного материала;
Ось – ее необходимо сделать точно по центру ротора. Причем биений быть не должно, конструкцию нужно тщательно отцентровать, иначе ее быстро разобьет ветром.

Размещаем статоры и ротор – сам ротор вращается между статорами. Между этими элементами выдерживается расстояние 2 мм. Все обмотки мы соединяем по нижеприведенной схеме, чтобы у нас получился однофазный источник переменного тока.

С чего начать?

Ветряк своими руками, как говорилось, начинают изготавливать с поиска большой емкости. Она составит основу.

На нее наносят разметку, пользуясь маркером, т.е. делят на равные 4 части. Далее будет объясняться, как делать разрезы болгаркой. При их выполнении металл до конца разрезать нельзя.

Параллельно с изготовлением лопастей, переделывают у генератора шкив. В нем и днище исходной кастрюли необходимо просверлить отверстия, в которые вставляться будут болты.

Делают это максимально аккуратно, чтобы соблюсти симметрию. Это нужно, чтобы в ходе работы не возникал дисбаланс.

Далее, каждую лопасть отгибаем поочередно. Но делаем это с учетом направления, в котором вращаться станет генератор. Чаще она совпадает с движения стрелки часов. Угол, изгиба, определяет скорость и площадь воздействия воздушного потока.

Для присоединения аккумулятора выбирают провод диаметром 4 мм². Достаточно будет 1 метра. Такой же потребуется, чтобы подключить инвертор.

Если батарею, к примеру, использовали 75 амперную, а преобразователь 1000-ватный, ветряка своими руками хватит, чтобы работали одновременно сигнализация охранная, камеры видеонаблюдения и освещение улицы.

Необходимые инструменты и материалы

Для конструирования походного ветрогенератора своими руками потребуется минимум инструментов и некоторые материалы, которые обычно можно найти у любого мастера увлекающегося электротехникой:

паяльник с припоем и канифолью;
отвёртка и нож;
деревянный брусок длиной до одного метра;
изолента;
саморезы;
четыре компьютерных куллера, можно больше;
электролитический конденсатор от 500 мкФ и максимальным рабочим напряжением 16 В;
выпрямительные диоды или диодные сборки с общим минусом;
провода.

Перед началом сборки конструкции следует проверить диоды на работоспособность. Исправный полупроводник должен проводить электричество в одном направлении и не пропускать его в обратном.

Шаг 2: Генератор

Инструментарий и детали для изготовления ветрогенератора

Переносной ветряк изготавливается с помощью обычных инструментов, чаще всего нет необходимости в использовании специализированного оборудования. Для его создания потребуются:

пила (ножовка);
дрель с набором сверл;
рулетка;
разводной ключ;
транспортир;
несколько видов наждачной бумаги.

Непосредственно для конструкции ветрогенератора потребуются следующие детали:

металлический лист 250х350 мм;
труба квадратного сечения (сечение 20-25 мм, длина 1 м);
алюминиевый шкив;
ПВХ-труба 8”x4”;
стойка;
генератор;
набор болтов, гаек и шайб;
саморезы для металла;
набор диодов, конденсаторов;
микросхема KIA 7805 A.

Данные детали без труда можно найти в строительных магазинах, магазинах радиодеталей.

Генератор

В качестве генератора может использоваться шаговый двигатель ИЗОТ СДХ 1,8/40 с напряжением 12 В, силой тока 1,8 А и частотой вращения 400 об/мин.

Пульт управления и зарядки

Пульт управления и зарядки аккумуляторов изготавливается из платы на основе фольгированного текстолита (70х30 мм) со следующими элементами:

Диодный мост, преобразовывающий переменный ток в постоянный.
Конденсаторная батарея (2х2200 мкФ), представляющая собой сглаживающий фильтр и емкость для частичного накопления энергии.
Микросхема KIA 7805 A, подключаемая в соответствии с типичной схемой, для регулирования и стабилизации напряжения 5 В 1,5 А.
USB-порт для присоединения мобильных устройств через USB-кабель.

Лопасти (крыльчатка)

Одна из важнейших составляющих походного ветряка – лопасти. Зачастую они бывают деревянными или композитными, но также могут изготовляться из водопроводной ПВХ-трубы, ничем не уступая более популярным моделям.

Скорость вращения лопастей напрямую зависит от их длины (чем больше длина, тем меньше скорость вращения). На концах лопастей скорость вращения выше, чем у основания, вследствие чего нужно рассчитывать соотношение скорости вращения лопастей к скорости ветра. Высота, на которой располагается ветрогенератор, влияет на его мощность, так как на возвышенностях ветер сильнее.

Процесс изготовления лопастей достаточно прост. Необходимо разрезать трубу из ПВХ на 3 секции (2 секции – 150 ⁰, 1 секция – 60 ⁰). По красным линиям делаются разрезы. Из сегмента трубы 150 ⁰ получаются широкие лопасти, которые вращаются даже при минимальном ветре с небольшой скоростью. Опытным путем подбирается необходимый угол и ширина лопастей. При необходимости они подрезаются, делаются более узкими.

У готовых лопастей скругляются края для улучшения их аэродинамических свойств.

Изготовление винтовой ступицы – хаба (узла крепежа лопастей)

Есть несколько вариантов изготовления конструкции ступицы. Проще всего ее сделать из диска пилы. С помощью электродрели просверливается 3 пары отверстий под углом в 120 ⁰. Расстояние между каждым из отверстий пары составляет 1 дюйм.

После просверливания отверстий в ступице к ней прикручиваются лопасти. Рекомендуется установить граверную шайбу или гайку с уплотнителем для предотвращения случайного раскручивания конструкции.

Изготовление флюгера и поворотного шарнира

Далее нужно подготовить поворачиваемую платформу для установки на нее ветрогенератора. Понадобятся труба квадратного сечения, стойка и металлический лист небольших размеров.

Сначала из листа вырезается хвостовая часть генератора – флюгер. Его определенная форма не является обязательным условием, в основном выполняет эстетическую функцию.

Затем в задней части трубы делается пропил в диапазоне 200-250 мм (проще всего использовать для этого болгарку). В полученную прорезь вставляется флюгер. Труба и лист скрепляются болтами через предварительно просверленные отверстия.

Для того, чтобы защитить ветрогенератор при неблагоприятных метеорологических условиях, нужен специальный чехол. Можно использовать короб, обтянутый карбоновой пленкой.

Мачта

Для удобного расположения ветряка на местности нужна специальная мачта или стойка. Для ее изготовления потребуются трубы и фурнитура. С помощью креплений ветрогенератор устанавливается в горизонтальном положении, в котором может выполнять свои основные функции.

Таким образом, отправившись в поход с переносным ветрогенератором, можно не беспокоиться о том, на какое время хватит заряда аккумуляторов. Вся необходимая техника будет под рукой и в любой момент будет возможность ею воспользоваться.

Пошаговая инструкция по сбору ветрогенератора

Сделать ветряк из пластиковых бутылок сможет даже ребенок. Он будет весело вращаться под дуновением ветра, издавая шум. Существует гигантское количество всевозможных схем постройки таких ветряков, в которых ось вращения может располагаться как вертикально, так и горизонтально. Электричества такие штуки не дают, зато прекрасно разгоняют кротов на приусадебных участках, которые вредят растениям и повсюду роют свои норки.
Самодельный ветрогенератор для дома чем-то похож на такой вот бутылочный ветряк. Только размерами он побольше, да и конструкцией посерьезней. Но если приделать к такому ветрячку небольшой моторчик, то он сможет стать источником электроэнергии и даже запитать какую-нибудь электрическую штуку, например, светодиод – на большее его мощности не хватит. Глянув на схему такой «игрушки», вы сможете понять, как сделать полноценный ветрогенератор.