Ветрогенератор своими руками: 12 фото и описание изготовления
Подробное описание, как сделать ветрогенератор своими руками в домашних условиях: фото и описание изготовления аксиального генератора.
Приветствую! Понадобилось сделать качественный и надежный ветрогенератор из подручных материалов.
Мне не нужна была большая мощность и много энергии. Но хотелось иметь надежный ветрогенератор, чтобы на обычном ветру он стабильно вырабатывал 30-40 ватт/ч электроэнергии.
От старых ветрогенераторов у меня сохранились 10 катушек, там намотано примерно по 60 витков проводом 1.5мм. Эти катушки я решил применить для этого генератора. После недолгих поисков дешевых магнитов их удалось приобрести всего по 1,5$ за штуку, в количестве 20шт.
Генератор будет однофазный, 10 катушек и на каждую катушку по два магнита на дисках ротора.
Изготовление ветрогенератора начал с рамы, так сказать основы ветрогенератора. Ветряк решил сделать как и все по классической схеме со складывающимся хвостом. Нашел у себя куски профильной трубы из которой сварил раму со смещением ветроголовки относительно поворотной оси. От старого прицепа нашел ступицу, которую применил. Просверлил отверстие и вставил вал оси, далее приварил с обоих сторон.
Далее на фото можно видеть, как сделано крепление для хвоста и на сколько смещена от центра ось вращения генератора. Ось генератора приварена не совсем горизонтально. Я ее немного задрал в верх, примерно на 2-3градуса, это чтобы лопасти были подальше от мачты, ведь при сильном ветре они сильно прогибаются и могут побиться о мачту.
Штырь для хвоста приварен под углом 45 градусов относительно оси вращения винта, по вертикали отклонение на 20 градусов. Потом готовый хвост просто одевается на этот штырь. Когда ветрогенератор на ветру, то хвост смотрит в сторону, так-как ось вращения винта смещена от центра, таким образом достигается баланс, но если ветер становился сильнее, то винт уходит в сторону и хвост складываетя. Обычно трудно точно рассчитать хвост, его лучше потом подогнать под нужный ветер смотря когда он начинает складываться.
Площадь хвоста должна быть 20% от ометаемой площади винта.
Далее из металла были выточены два диска будущего ротора под магниты. Для дисков я вырезал две восьмиугольные заготовки, которые отнес к своим знакомым и они их них выточили мне на токарном станке два диска. Потом на дисках были размечены и просверлены отверстия для крепления.
Статор изготавливался тоже уже по отработанной всеми схеме. Из фанеры вырезается заготовка, потом кладутся и спаиваются катушки между собой.
Если вы делаете как я, однофазный генератор, то катушки между собой соединяются так, конец первой с концом второй катушки, а начало второй с началом третьей , и конец третьей с концом четвертой и т.д. Если перепутать соединение катушек, то генератор работать не будет.
Для трехфазного катушки в фазах соединяются в одном направлении, то-есть все катушки каждой из трех фаз конец с началом. (описание трёхфазного генератора здесь)
Вот моя заготовка для заливки статора, стыки и всю форму я промазал клеем ПВА, просто под рукой не оказалось ничего другого. Лучше форму смазывать например вазелином, жиром, воском, в общем тем что не позволит полиэфирной смоле прилипнуть к форме, иначе потом будет трудно выковырять статор из формы.
Чтобы катушки не куда не сдвинулись, я их закрепил на красный скотч, потом аккуратно залил приготовленную смолу и сверху притянул крышкой, которая у меня осталась после вырезания круга в фанере под статор.
Как смола полностью отвердела я извлек статор и сразу решил собрать генератор и проверить что получилось. Сначала покрутил руками без диодного моста, удалось руками раскрутить генератор до 15 вольт. Результат осень обрадовал, потом собрал диодный мост и уже измерения делал по постоянному току.
От руки до 15 вольт так-же, ток короткого замыкания от руки до 5А, генератор сильно сопротивляется, но результат превзошел все ожидания и оказался мощнее.
Пробовал крутить руками и заряжать аккумулятор, удалось получить ток зарядки до 1.1А, это где то при 300об/м, значит на ветру будет гораздо больше так-как винт легко должен раскручивается до 1000 об/м при наличие хорошего ветра.
На фото: самодельный аксиальный генератор.
Так-же чтобы магниты не отпадали с дисков я их тоже залил, но уже эпоксидной смолой. Чтобы было хорошее сцепление смолы с металлом диски были еще раз зачищены.
Магниты на дисках должны чередоваться полюсами, и два диска должны притягиваться, то-есть магниты на дисках на против друг друга должны быть противоположными полюсами и притягиваться.
Лопасти изготовил из сосновой доски, решил сделать на этот раз быстроходные лопасти. Ранее я делал и ставил на свои ветряки много лопастей с большими углами относительно ветра. У них получался большой крутящий момент, но очень маленькие обороты.
Теперь я сделал три лопасти с углом всего 3 градуса. У них низкий стартовый момент, но он не важен так как генератор не имеет залипаний и легко начинает вращаться. Зато у лопастей большая быстроходность, это значит что генератор будет крутится на больших оборотах.
Вот ветрогенератор уже наконец собран и установлен на мачту. Как видно на фото труба одета на трубу, это самый простой вариант. Провод пустил снаружи без всяких токосьемных колец. Потом пущу его внутри трубы. После установки сразу-же подсоединил ветрогенератор напрямую к аккумулятору через амперметр. Ветер в этот день был небольшой и ток зарядки доходил до 5А. Но потом ветер стал сильней и ток бывало переваливал за 10А.
Нашел новый амперметр со шкалой до 30А, в сильные порывы ветра стрелка отклонялась практически до конца. Ниже как-раз запечатлен момент, когда ток зарядки составил 28А. Ток может быть значительно больше, но срабатывает защита от сильного ветра и винт отворачивается от него и сбрасывает мощность и обороты.
Конструкция крепкая и можно защиту сделать на срабатывание на более сильных ветрах, но провод катушек тонковат и будет сильно греться, поэтому лучше так не делать чтобы не перегрелся статор и не расплавился лак в катушках и смола.
Потом попробую поставить на этот ветрогенератор заводские скоростные лопасти, комплект стоит не дорого и должен дать существенную прибавку по оборотам на средних ветрах, а значит и мощность. На этом все, более подробно как это сделать вы можете найти на других страницах сайта.
Самодельный ветряк с аксиальным генератором на неодимовых магнитах. Часть 2…
Небольшая модернизация ветрогенератора
Прошло немного времени с того момента когда разместил на сайте свой ветряк, но весна так толком и не пришла, землю копать чтобы замуровать стол под мачту еще нельзя — земля мёрзлая да и грязь везде, поэтому времени для испытаний на временной 1,5 м. стойке было предостаточно, а теперь подробней.
После первых испытаний винт случайно зацепил трубу, это я пытался зафиксировать хвост, чтобы ветряк не уходил из под ветра и посмотреть какая будет максимальная мощность. В итоге мощность успел зафиксировать примерно ватт 40, после чего винт благополучно разлетелся в щепки. Неприятно, но наверное полезно для мозгов. После этого я решил поэкспериментировать и намотал новый статор, ротор с неодимовыми магнитами оставил без изменений. Для этого изготовил новую форму под заливку катушек. Форму тщательно смазал автомобильным литолом, чтобы лишнее не пристало. Катушки генератора теперь немного уменьшил по длине, благодаря чему в сектор теперь поместилось 60 витков 0,95 мм. толщина намотки 8 мм. (в конечном итоге статор получился 9 мм), причем длина провода осталась прежней. Ротор с неодимовыми магнитами остался тот же.
Винт теперь сделал с более прочной трубы 160 мм. и трехлопастным, длина лопасти 800 мм.
Новые испытания сразу показали результат, теперь ветрогенератор выдавал до 100 ватт, галогенная автомобильная лампочка в 100 ватт горела в полный накал, и чтобы её не спалить на сильных порывах ветра лампочку отключал.
Замеры на автомобильном аккумуляторе 55 А.ч.
Теперь окончательные испытания на мачте, результат опишу позже.
Ну, вот уже середина августа, и как я обещал, попытаюсь закончить эту страничку. Сначала то, что пропустил
Мачта один из ответственных элементов конструкции, требует особого внимания.
Один из стыков (труба меньшего диаметра входит внутрь большей) и поворотный узел
Теперь остальное, турбина ветрогенератора
3-х лопастная турбина (рыжая канализационная труба диаметром 160 мм.)
Начну с того, что сменил несколько турбин и остановился на 6-ти лопастной, сделанной из алюминиевой трубы диаметром 1,3 м. хотя большую мощность давал винт с ПВХ трубы 1,7 м.
Котроллер для генератора
Основная проблема была в том чтобы заставить заряжаться АКБ от малейшего вращения турбины и вот здесь на помощь пришел блокинг генератор который даже при входном напряжении в 2 v дает заряд АКБ — пускай маленьким током, но лучше чем разряд, а на нормальных ветрах вся энергия на АКБ поступает через VD2 (смотрите по схеме), и идет полноценный заряд.
Конструкция собрана прямо на радиаторе полунавесным монтажом
Контроллер заряда тоже использовал самодельный, схема простая, слепил как всегда с того, что было под рукой, нагрузкой служит два витка нихромового провода (при заряженном АКБ и сильном ветре нагревается до красна) Все транзисторы ставил на радиаторы (с запасом), хотя VT1 и VT2 практически не греются, а вот VT3 на радиатор ставить обязательно! (при продолжительном срабатывании контролёра VT3 греется прилично)
Схема Контроллера генератора
фото готового Контроллера ветрогенератора
Схема подключения ветряка к нагрузке выглядит так:
Фото готового системного блока ветрогенератора
Нагрузкой у меня как и планировалось, является свет в туалете и летнем душе + уличное освещение (4 светодиодные лампы которые включаются автоматически через фотореле и освещают двор целую ночь, с восходом солнца опять срабатывает фотореле которое отключает освещение и идет заряд АКБ. И это на убитой АКБ (в прошлом году снял с авто) на фото снято защитное стекло (в верху фотодатчик).
Фотореле купил готовое для сети 220 V и переделал своими руками на питание от 12 V (перемкнул входной конденсатор и последовательно стабилитрону подпаял резистор в 1К)
Теперь самое ГЛАВНОЕ!
По своему опыту советую для начала сделать небольшой ветряк, набраться опыта и знаний и понаблюдать что можно поиметь с ветров вашей местности, ведь можно потратить кучу денег, сделать мощный аксиальный ветрогенератор на неодимовых магнитах, а силы ветра не хватит чтобы получать те же 50 ватт и будет ваш ветряк типа подводной лодки в гараже.
Характеристика ветра. Шкала Бофорта
Основной характеристикой ветра является его скорость. Единицей измерения принято считать расстояние, пройденное частицами воздушных масс за единицу времени. В системе измерений СИ скорость ветра измеряется метрами, пройденными воздушными массами за 1 секунду — м/с.
Прибор, при помощи которого осуществляется измерение скорости ветра, называется АНЕМОМЕТР. Но оценить скорость ветра приблизительно можно и по внешним сравнительным признакам, приведенным в таблице Бофорта.
Баллы по шкале Бофорта | Характеристика силы ветра | Скорость ветра м/сек. | Скорость ветра км/час | Объективное проявление |
0 | Штиль | 0-0,2 | 0-06,7 | Дым поднимается вертикально |
1 | Тихий | 0,3-1,5 | 1,08-5,4 | Дым начинает отклоняться от вертикального положения, флюгеры, даже самые чувствительные, не вращаются |
2 | Легкий | 1,6-3,3 | 5,76-11,9 | Движение ветра ощущается лицом, шелест листьев, приводятся в движение флюгеры, ветрогенераторы входят в рабочий режим |
3 | Слабый | 3,4-5,4 | 12,24-19,4 | Листья и самые тонкие ветки деревьев колышутся, развеваются флаги, установленные на высоте |
4 | Умеренный | 5,5-7,9 | 19,8-28,4 | Ветер поднимает пыль и мелкие бумажки, приводит в движение тонкие ветви деревьев |
5 | Свежий | 8-10,7 | 28,8-38,5 | Качаются тонкие стволы деревьев диаметром 2-4 см, на морских волнах появляются гребешки, ветрогенераторы выходят на максимальную мощность |
6 | Сильный | 10,8-13,8 | 38,8-49,9 | Качаются толстые сучья деревьев диаметром 6-8 см, слышен шум ветра в телеграфных проводах |
7 | Крепкий | 13,9-17,1 | 50,04-61,6 | Качаются стволы деревьев в верхней их части, идти против ветра неприятно |
8 | Очень крепкий | 17,2-20,7 | 61,92-74,5 | Ветер ломает сухие сучья деревьев, идти против ветра очень трудно |
9 | Шторм | 20,8-24,4 | 74,8-87,8 | Небольшие повреждения, ветер срывает незакрепленные дымовые колпаки и ветхую черепицу |
10 | Сильный шторм | 24,5-28,4 | 88,2-102,2 | Разрушения кровельных покрытий и неукрепленных конструкций, ослабленные деревья вырываются с корнем, автоматическое отключение ветрогенераторов |
11 | Жестокий шторм | 24,5-32,6 | 102,6-117,4 | Большие разрушения на значительном пространстве |
12 | Ураган | 32,7 и выше | 117,7 и выше | Огромные разрушения, серьезно повреждены здания, строения и дома, деревья вырваны с корнями. |
Простейший анемометр. Квадрат сторона 12 см. на 12 см. На нитке 25 см. привязан теннисный шарик.
Мы никогда не задумываемся насколько сильным бывает даже маленький ветерок, но стоит посмотреть с какой скоростью иногда раскручивается турбина и сразу понимаешь какая это мощь.
Процесс модернизации ветряка закончен, так он выглядит на данном этапе. На видео его рабочий режим (снимал фотокамерой, поэтому видна дискретность винта, на самом деле он крутится как подорванный). На очень малых ветрах работает блокинг-генератор.
Всем удачи!!! Начало статьи здесь
Яловенко В.Г.
Статья размещена с разрешения автора, оригинал здесь: http://valerayalovencko.narod2.ru/
Все статьи
ВИДЕО: Как построить ветряную турбину менее чем за 20 минут
Офис Энергоэффективность и возобновляемые источники энергии
14 июня 2016 г.
URL видео
Хойт Бэтти из Управления технологий ветро- и гидроэнергетики предлагает простой пошаговый проект по созданию ветряной турбины, который можно выполнить менее чем за 20 минут.
Ищете интересный проект для всей семьи?
Почему бы не изучить дар, который продолжает приносить пользу: чистая энергия.
Этот проект занимает менее 20 минут и помогает повысить осведомленность об энергии ветра — самом быстрорастущем источнике энергии в Соединенных Штатах.
Энергия ветра — один из лучших в Америке вариантов дешевой, безуглеродной возобновляемой энергии. Он борется с изменением климата, поддерживает более 73 000 рабочих мест в США, а общая установленная мощность ветра в 2014 году выросла почти до 66 гигаватт. Этого электричества достаточно для питания более 17,5 миллионов домов в год!
Посмотрите пошаговое видео, размещенное Хойтом Бэтти из Управления технологий ветро- и гидроэнергетики, чтобы построить ветряную турбину из бумаги, или выполните следующие действия:
Необходимые материалы:
- Бумага (предпочтительно картон)
- Ножницы
- Маркеры или цветные карандаши
- Одна маленькая бусина
- 7 2 булавки для одежды
8 039
Шаг 1: Загрузите материалы и распечатайте макет ветряка.
Министерство энергетики США
Шаг 2: Вырежьте башню и лопасти
Рука, держащая лист бумаги и вырезающая фигуру.
Шаг 3: Раскрасьте башню и лезвия
Министерство энергетики США
Шаг 4: Вырежьте прорези в башне
Министерство энергетики США
Совет. Согните бумагу по более толстым линиям (не по коротким пунктирным линиям) и вырежьте каждую линию, чтобы получились небольшие прорези, чтобы клапаны с другой стороны могли входить в них.
Шаг 5: Сложите башню
Министерство энергетики США
Министерство энергетики США
Начните аккуратно складывать башню по пунктирным линиям меньшего размера. В последнем сгибе вставьте три клапана в три прорези, созданные на шаге 4.
Шаг 6: Сложите лезвия
Министерство энергетики США
Слегка согните каждое лезвие по пунктирным линиям. Это поможет лезвиям лучше вращаться!
Шаг 7: Прикрепите лопасти к башне
Осторожно проткните шпильку через центр втулки, соединяющей вместе три лопасти турбины. Затем поместите бусину на булавку, затем башню и, наконец, закрепите все части на месте, прикрепив ластик к булавке.
Хотите узнать больше об энергии ветра?
Узнайте, как работают ветряные турбины, ознакомьтесь с нашим проектом «Ветер для школ» или прочтите отчет Revolution Now.
Ветроэнергетическая программа является частью Управления технологий ветро- и гидроэнергетики и работает над расширением использования экологически чистой, доступной и надежной ветровой энергии для обеспечения национальной безопасности, экономической жизнеспособности и качества окружающей среды.
Старая 17-футовая ветряная турбина
Эта страница посвящена одному из наших старых проектов. Мы храним ВСЕ наши проекты в Интернете для всех, кому это интересно… но мы больше не реализуем многие из этих старых идей. Прежде чем начать этот проект, пожалуйста, проверьте нашу главную страницу Wind Power, чтобы найти похожие, более свежие проекты. Они будут вверху списка и помечены тегом «активный проект». Если у вас есть какие-либо вопросы о том, что актуально, а что нет, или почему мы больше не работаем над определенными проектами, сначала ознакомьтесь с нашей страницей «Эволюция ветряных турбин», где вы найдете подробную историю того, как наши проекты изменились за эти годы. Вы также можете написать нам по электронной почте, и мы сообщим вам, насколько позволяет объем нашей электронной почты… сначала проверьте страницу Evolution. СТРАНИЦА 1
Процедуры изготовления рамы и проектирования генератора переменного токаСТРАНИЦА 2
Отделка рамы и изготовление генератораСТР. 3
Генератор и блок ножейСТР. 4
Установка на опору и подъем!пункт Español ОБНОВЛЕНИЕ! Это была хорошая машина, и следующие страницы должны быть информативными, но прежде чем вы слишком увлечетесь созданием этой конструкции, обязательно ознакомьтесь с обновленным 17-футовым дизайном здесь: https://www.otherpower.com/new17page1.html
И обязательно ознакомьтесь с нашей книгой Homebrew Wind Power для получения дополнительной информации о малой энергии ветра!
Эти страницы служат кратким описанием создания и запуска ветряной турбины диаметром 17 футов с нуля. Это очень похоже на другие проекты, которые мы создали, просто немного увеличены.
На фото выше все металлические части машины, кроме хвоста. В отличие от большинства других машин, которые мы построили в прошлом, в этой не используются какие-либо автозапчасти. (Здесь нет запчастей Volvo!!) Я начал со ступицы прицепа и шпинделя.
Выше у нас есть основное шасси для машины, полностью сваренное. Чтобы сделать это снова, я, вероятно, сделал бы несколько вещей сильнее. Я бы рассмотрел подшипник большего диаметра. Я бы усилил хвостовой кронштейн (эта плоская деталь с углом 18 градусов), где он приварен к подшипнику рыскания. Я бы использовал ступицу колеса / шпиндель большего размера. Как есть… пока все работает нормально, но небольшие доработки не повредят.
Выше я приварил 6 кронштейнов статора. Диаметр статора будет 20 дюймов, поэтому диаметр кронштейнов статора также будет 20 дюймов. Я сделал простую «оправку» диаметром 20 дюймов и просверлил в ней 6 отверстий — и центральное отверстие, которое надевается на шпиндель колеса (по сути, пустой статор), а затем мы прикрутили кронштейны статора к приспособлению. Мы можем затем наденьте приспособление на шпиндель колеса и приварите кронштейны точно в правильном положении.
На изображении выше показан шаблон, который мы используем для размещения магнитов на стальных роторах. В этой машине у нас есть 16 магнитов на ротор. Магниты довольно большие — очень мощные. .. и опасные!! Их толщина составляет 1,5 дюйма X 3 дюйма X 3/4 дюйма.
Здесь я изложил путь, по которому пойдут магниты, и приблизительный размер, который, по моему мнению, должен быть у катушек. Позже эта деревянная деталь послужит дном формы статора, поэтому у меня будут некоторые рекомендации по размещению катушек.
На изображении выше мы видим магниты, «приклеенные» к ротору, и один ротор прикреплен к машине. Конечно, нам нужно снять это, чтобы мы могли залить магниты полиэфирной смолой.
Я сделал намотчик катушки таким образом, чтобы внутренний шпиндель соответствовал размеру моего «бумажного» шаблона катушки. Диски имеют диаметр 6 дюймов, остальное — простая ручная рукоятка, как и все другие ветряные турбины, которые мы сделали. У большинства прошлых машин были немного более тонкие (толщиной 1/2 дюйма) магниты. В этой машине используются более толстые магниты толщиной 3/4 дюйма, поэтому мы также можем работать с немного более толстым статором. Этот статор будет толщиной 5/8 дюйма, поэтому катушки могут быть немного толще. Намотчик катушек в собранном виде составляет 9 витков./ 16 дюймов толщиной, мне нравится наматывать их немного тоньше, чем статор.
Сначала наматываем 1 тестовую катушку. Поскольку это новый дизайн, мне нужно было сделать тестовую катушку «правильного размера». Затем я могу запустить его между магнитными роторами и получить представление о том, сколько витков нам нужно для желаемой скорости включения. Поскольку планируется, что это будет 17-футовая машина, нам нужна скорость включения около 70–80 об/мин. Эта тестовая катушка состоит из 79 витков провода #13.
Было бы лучше, если бы я отлил эту катушку в такую сборку, но иногда я теряю терпение. Мы вырезали кусок фанеры и вклеили туда катушку, чтобы мы могли установить катушку на 2 кронштейна статора и провести ее между роторами магнитов.
Здесь мы тестируем катушку только с одним ротором на машине. У нас есть оптический тахометр для точного измерения оборотов. Здесь мы видим 2,4 Вольта при 70 об/мин. Тут надо отметить… Этим магнитам очень тесно на дисках! При внутреннем диаметре «магнитного кольца» расстояние между магнитами составляет менее 3/8 дюйма. Это, безусловно, вызывает некоторую компенсацию в катушках, когда у нас одновременно есть два противоположных полюса на одном плече катушки, и это приводит к некоторым поток, идущий прямо от магнита к магниту, а не через наши катушки, где мы этого хотим Таким образом, мы не максимально эффективно используем наши магниты на этой машине, но … мы делаем ее, возможно, немного меньше и легче за счет делать вещи таким образом Это компромисс … мы тратим немного больше на магниты, и у нас есть немного легче вес, меньше машина.
На фото выше вид сзади машины с установленной тестовой катушкой. Вы также можете увидеть большой резистор, который я использовал, чтобы «нагрузить» эту тестовую катушку, и получить приблизительное представление о том, какую мощность ожидать при заданных оборотах.
Притяжение между этими магнитными роторами очень сильное и очень опасное!! Мы просверлили 3 отверстия с резьбой в переднем роторе, чтобы «поддомкратить» ротор вниз или «поддомкратить» его обратно с помощью 3 1/2-дюймовых кусков цельной резьбы. безопасный способ сделать это Примечание редактора — пальцы Джорджа находятся в ПЛОХОМ месте. Если домкратные винты выйдут из строя, он ПОТЕРЯЕТ 4 пальца. Это маловероятно, но об этом всегда следует помнить при работе с любым магнитным ротором.
Там у нас есть передний ротор. Теперь при 70 об/мин с этой одной катушкой мы видим 5,4 В переменного тока, что почти идеально подходит для включения на 48 В. Итак, моя тестовая катушка находится прямо там. Я предпочитаю немного более высокую скорость включения, поэтому в реальных катушках будет несколько меньше витков из чуть более толстого провода. Еще один тест, который я провел… Я подключил эту единственную катушку к большому резистору (где-то около 1 Ом, я думаю) и сильно провернул его вручную.