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

Ветряки — перспективная альтернатива для традиционной энергетики. Энергия ветра, преобразованная в электричество, обещает стать дешёвой, просто добываемой и малозатратной. А если брать во внимание счета, которые приходят сейчас за электричество, то в целях экономии стоит попытаться собрать собственный ветрогенератор, согласны?

Есть реальные примеры создания установок, вырабатывающих приличный объем энергии. Тем не менее возможности ветряков пока существенно опережают конкурентов, способных противостоять традиционному способу добычи электричества.

Мы представили руководство, следуя которому вы сможете собрать ветрогенератор из автомобильного генератора своими руками. В предложенной к ознакомлению статье подробно разобраны распространенные ошибки, которые допускают при конструировании ветряков. Для наглядности статья сопровождается тематическими фото- и видеоматериалами.

О самодельных ветряках для дома

Особый интерес к ветряной энергии проявляется на уровне бытовой сферы. Это понятно, если краем глаза взглянуть на очередной счёт за потреблённую энергию. Поэтому разного рода умельцы активизируются, используя все возможности получения электричества недорого.

Одна из таких возможностей, вполне реальная, тесно связана с ветряком из автомобильного генератора. Уже готовый прибор – автомобильный генератор – достаточно лишь оснастить правильно сделанными лопастями, чтобы иметь возможность снимать с клемм генератора какое-то значение электрической энергии.

Правда эффективно работать он будет лишь при условии наличия ветреной погоды.

Пример из практики бытового применения ветряных генераторов. Удачно разработанная и вполне эффективная практическая конструкция ветряка. Установлен трёхлопастной винт, что редкость для бытовых аппаратов

Использование фактически любого автомобильного генератора приемлемо для конструирования ветряка. Но подобрать для дела обычно стараются модель мощную, способную выдавать большие токи. Здесь на пике популярности конструкции генераторов от грузовых автомобилей, крупных пассажирских автобусов, тракторов и т.п.

Помимо генератора для изготовления ветряка потребуется ещё ряд комплектующих деталей:

• винт двух- или трёх- лопастной;
• автомобильный аккумулятор;
• электрический кабель;
• мачта, элементы опоры, крепёж.

Конструкция винта на две или три лопасти считается наиболее оптимальной для классического ветряного генератора. Но бытовой проект зачастую далёк от инженерной классики. Поэтому чаще всего на домашнюю конструкцию стараются подобрать уже готовые винты.

Крыльчатка от вентилятора легкового автомобиля, которая будет использована в качестве винта ветряной домашней установки. Лёгкость и большая полезная площадь для воздушной силы позволяют применять такие варианты

Таким, к примеру, может стать крыльчатка от внешнего блока сплит-системы кондиционирования воздуха или от вентилятора того же автомобиля. Но когда есть желание следовать традициям конструирования ветрогенераторов, придётся сооружать пропеллер ветряка от начала до конца своими руками.

Перед принятием решения о сборке и установке ветрогенератора стоит оценить климатические данные участка и рассчитать окупаемость. Существенную помощь в этом окажет информация весьма интересной статьи, рекомендуемой нами к ознакомлению.

Как изготовить ротор

При изготовлении ветрогенератора необходимо учесть, что ротор автомобильного генератора оснащен обмоткой электромагнитного возбуждения. Если все делать своими руками, его конструкцию допускается упростить. Можно убрать коллектор, перемотать обмотки статора, что позволит трансформировать агрегат в тихоходный. Рекомендуется переделать железный ротор.

Схема ротора с обмоткой для самодельного ветряка

На вал ротора обязательно вытачивается немагнитная алюминиевая насадка. На нее устанавливают специальный бандаж из стальной трубы. Это необходимо делать с небольшим натягом. На поверхности бандажа делают разметку и при помощи суперклея устанавливают прямоугольники из неодимовых магнитов, придерживаясь чередования полюсов. Между данными элементами заливают эпоксидную смолу, что позволяет выровнять поверхность.

Такой ветрогенератор будет вырабатывать достаточное количество энергии только при частоте вращения 6000 оборотов за минуту. Чтобы сделать его продуктивным и при 600 об./мин., необходимо увеличить обмотку статора в пять раз. Одновременно необходимо уменьшить и само сечение привода.

Чтобы ветряк работал эффективнее, необходимо использовать самодельный генератор для ветряка, применяя неодимовые магниты. Их наклеивают на агрегат с небольшим перекосом, что предотвращает залипание. Лопасти данного ветряка должны иметь большой размер. Для уменьшения магнитного поля рекомендуется перебрать пластины статора, выровнять их, после чего собрать обратно.

Разбор ошибок конструирования

Сборка ветрогенератора в бытовых условиях собственными руками – дело, конечно же, не безошибочное. Даже в конструкциях промышленных ветряков инженерами допускаются ошибки. Но на ошибках учатся, о чём подтверждают вполне состоявшиеся бытовые конструкции.

Итак, среди ошибок при устройстве бытовых ветряных генераторов часто фигурирует такая деталь, как отсутствие в конструкции генератора модуля торможения. Стандартное исполнение таких приборов (автомобильных или тракторных) такой детали не предусматривает. Значит, генератор необходимо дорабатывать.

Однако не каждому «конструктору» хочется заниматься этим тонким делом. Многие игнорируют эту деталь, надеясь на «авось». Как результат – при сильном ветре винт раскручивается до неимоверно высоких скоростей. Подшипники генератора не выдерживают, разбивают посадочные места алюминиевых крышек. Происходит клин ротора.

Разрушенный ветрогенератор по причине недоработок в конструкции. Ошибки конструирования и монтажа подобных конструкций приводят к тяжёлым последствиям

К этой же теме относится недоработка, связанная с отсутствием ограничителя поворота флюгера. Нередко этот компонент попросту забывают установить и вспоминают только тогда, когда потоки ветра начинают раскручивать «петушка» вокруг своей оси, как юлу в передаче «Что? Где? Когда?». Результат плачевный.

Минимум ущерба – перекручивание и обрыв электрического кабеля, а в тяжёлых случаях – разнос всей конструкции.

Другая примечательная ошибка сборки – неправильный расчёт точки центра тяжести на основании флюгера. В этом случае устройство какое-то время может функционировать нормально. Но со временем образуется перекос на подшипниковом узле, свобода вращения ограничивается, эффективность конструкции по отдаче энергии резко снижается.

О том, как правильно рассчитать ветрогенератор, узнаете из предложенной нами статьи.

Нередко током, полученным от генератора, пытаются напрямую питать аккумуляторную батарею. Совсем скоро начинают удивляться – почему аккумулятор не держит заряд или обнаруживают пробой 2-3 банок.

Это банальная и естественная ошибка, так как в любом случае заряд АКБ должен проходить в условиях определённых токов и напряжений. Здесь нужен контроль этого процесса.

Домашним мастерам, заинтересованным темой сборки ветрогенератора, предлагаем ознакомиться еще с одним оригинальным вариантом. В предложенной статье описано изготовление генерирующей установки из бросовых деталей стиралки.

Ветровое колесо своими руками

Роторный ветрогенератор своими руками

Лопасти делаются из пластиковой или дюралевой трубы, диаметр которой составляет 20% от метража. Метровую трубу диаметром 20 см разрезают вдоль на 4 равные части. Из одной части делается крыло, а за ним – следующие, используя его как шаблон. Края лопастей скругляются и шлифуются до удаления заусенцев. Лопасти крепят на старый диск от циркулярной пилы, сточив с него зубья и просверлив отверстия для установки.

Лопасти с сегментами обычно применяются для несжимаемых сред. Профиль для воздушной среды должен иметь сложную форму, чтобы обеспечить высокую производительность. Основную работу выполняют наружные концы лопастей. Умельцы делают их на шпильках, поскольку внутренняя часть около ротора не работает. На рисунке ниже изображена такая конструкция, где лопасти привариваются к круглым стальным стержням.

Вид четырёхлопастного ветрового колеса

Ветроколесо устанавливают горизонтально на штативе и производят балансировку, подтачивая лопасти до равновесия конструкции. Они должны вращаться в одной плоскости с перекосом не более 2 мм.

Выводы и полезное видео по теме

Даже обычный электрический шуруповёрт может стать ветряком, если знать основы устройства ветрогенератора.

Интерес к ветрогенераторам не снижается. Напротив, этот вариант добычи электрической энергии всё чаще рассматривается на уровне владельцев загородной недвижимостью.

Очевидно, если совмещать сразу несколько видов энергии – ветра, солнца, гидротурбин или атомных станций, такое совмещение может дать экономический эффект. При этом риски пользователя остаться без электричества сводятся к нулю.

Хотите рассказать о том, как собственноручно собрали ветряк для обеспечения электричеством дачи? Желаете поделиться полезными сведениями, не упомянутыми в статье? Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке, делитесь впечатлениями, только вам известными техническими нюансами и фото по теме статьи.

Конструкция ветрогенератора

Существует огромное видовое разнообразие ветрогенераторов и чертежей их изготовления. Но любая конструкция включает в себя следующие обязательные элементы:

• генератор;
• лопасти;
• накопительная батарея;
• мачта;
• электронный блок.

Обладая некоторыми навыками, можно смастерить ветрогенератор своими руками
Кроме этого, необходимо заранее продумать систему управления и распределения электроэнергии, начертить схему монтажа.

Этапы изготовления

Для изменения конструкции асинхронного мотора сделайте следующее.

1. Разберите мотор и выньте ротор.
2. Удалите пластины с якоря ротора. Подрежьте их на глубину до 2 мм.
3. Проточите пазы глубиной до 5 мм — под магниты.
4. Разметьте полосу жести под магниты. Они должны одинаково отступать друг от друга — это предотвратит ненужную потерю мощности установки.
5. Прикрепите их к этой полосе жести на суперклей. Зафиксируйте полосу с магнитами на якоре.
6. Заполните пространство между магнитами холодной сваркой или эпоксидным клеем.
7. Заусенцы и неровности на роторе удалите с помощью наждачной бумаги.
8. Проверьте — и при необходимости замените — подшипники и болты двигателя.

Соберите мотор-генератор. Устройство готово к дальнейшему монтажу. Для проверки устройства зажмите его вал в патроне дрели или шуруповёрта и разгоните до 1000 оборотов в минуту.

При меньшей величине ошибка кроется в неравномерном чередовании магнитов в любой точке окружности вращения якоря.

Для сборки ветроустановки сделайте следующее.

1. Из трубы ПВХ диаметром в 11-16 см вырежьте одинаковые куски, по длине соответствующие будущим лопастям.
2. На каждом отрезке проведите произвольную линию и отступите от неё с обеих сторон 22 мм. Соответственно, ширина одной лопасти достигнет 44 мм. Повторите это же действие для противоположного торца отрезка.
3. Соедините напрямик крайние точки с одной из сторон центральной линии.
4. Нанесите с другой стороны очертания будущей лопасти.
5. Вырежьте получившуюся лопасть и закруглите её свободный конец путём затачивания. Повторите вышеперечисленные действия для остальных лопастей.
6. Прикрепите лопасти к ступице, используя переходник-втулку. В качестве крепежа подойдут болты с гайками и пружинящими шайбами. Ширина каждой лопасти по всей длине колеблется от 44 до 88 мм.

Этого хватит, чтобы ветер со скоростью от 3 м/с закрутил крыльчатку. Полученная конструкция должна быть отбалансирована — правильная балансировка предотвратит образование мёртвых точек, тормозящих генератор при вращении пропеллера.

Мотор-генератор с установленной крыльчаткой может быть помещён в защитный рукав, предохраняющий его от атмосферных осадков. Оставаясь сухим при любой погоде, защищённый от дождя и снега генератор прослужит долгие годы. Для сборки защитного кожуха сделайте следующее:

1. в трубе диаметром от 7,5 см вырежьте продольную канавку шириной 2 см;
2. обрежьте задний конец разрезанной трубы под углом в 45 градусов;
3. поместите мотор-генератор с пропеллером в эту трубу и зафиксируйте её на нём.

Для свободного поворота двигателя потребуется шарнирное соединение на основе шарикоподшипников, наподобие имеющегося в бытовом вентиляторе. Оно может поворачиваться бесконечно в любую из сторон.

Чтобы кабель, с помощью которого снимаются наведённые в обмотке статора токи, не наматывался и не перекручивался, соединение в шарнире должно быть скользящим, но обеспечивающим надёжный, устойчивый электрический контакт мотора-генератора с далее расположенными функциональными узлами схемы.

Применение щёточно-графитного контакта неоправданно — графит имеет электрическое сопротивление на порядок выше, чем у алюминия и стали, и мощность установки заметно упадёт. Шарнир устанавливается на основе из куска профильной трубы. После сборки проверяют, не заедает ли получившийся поворотный механизм, не крутится и не перетирается ли кабель.

Обеспечив скользящий контакт и свободный поворот установки по ходу ветра, к дополнительному внешнему корпусу мотора крепят хвостовик, изготовленный, например, из пластиковой водопроводной трубы и куска листового пластика или алюминия.

В качестве опоры используют круглую или профильную трубу, один конец которой забетонирован в земле — не менее чем на метр. Чтобы опора не покосилась со временем от урагана, её дополняют тремя или шестью растяжками, сходящимися в центре под одним и тем же углом и направленными в разные стороны.

Закончив сборку мотор-генераторной части, рядом с мотором при необходимости монтируют диодный выпрямитель. Потери тока в проводах значительно можно снизить, применив повышающий трансформатор, расположенный вблизи генераторной установки — как в линиях, передающих на большие расстояния промышленную электроэнергию.

Контроллер заряда, батарею и инвертор включают далее по схеме. Ветроэлектрическая установка полностью собрана и готова к работе.

Принцип работы

Когда начинает действовать подъемная сила ротор генератора начинает вращаться. Эта сила возникает, когда лопасти начинают обтекать ветровым потоком. При этих обстоятельствах генератор начинает вырабатывать переменные и нестабильные потоки тока, которые выпрямляются в контроллере.

Этот ток предназначается для зарядки аккумуляторов. Единовременно к аккумуляторам подсоединено второе устройство – это инвертор, преобразовывающий постоянное напряжение аккумуляторного оборудования в переменное однофазное или трехфазное, которым пользуется потребитель.

Ветрогенератор в нормальных случаях совершает свою работу с контроллером и инвертором, однако имеется возможность других путей его использования:

1. Автоматическая работа с аккумулятором.
2. Автоматическая работа с аккумулятором и солнечной батареей.
3. Автоматическая работа с аккумулятором и резервным на дизельной основе генератором.
4. Ветряк, который совершает свою работу параллельно с сетью.

Составные части без которых не обойтись ветрогенератору:

• фундаментного основания;
• электрического шкафа;
• башни;
• лестниц;
• вращающегося механизма;
• гондол;
• электрогенератора;
• анемометра;
• тормозной системы;
• трансмиссии;
• лопастей;
• системы изменения углов атаки лопастей;

Необходимые инструменты:

• электродрель со сверлами (5,5 – 7,5 мм);
• газовый и разводной ключ;
• электролобзик с пилкой по металлу;
• отвертка;
• рулетка;
• транспортир;
• циркуль;
• маркер;
• метчик на ¼ ×20;

Мачта

Для изготовления мачты подойдёт старая водопроводная труба диаметром не менее 15 см, длиной около 7 м. Если в пределах 30 м от предполагаемого места монтажа есть постройки, то высоту конструкции корректируют в сторону увеличения. Для эффективной работы ветроустановки лопастник поднимают выше препятствия минимум на 1 м.

Основание мачты и колышки для закрепления растяжек бетонируют. К кольям приваривают хомуты с болтами. Для растяжек применяют оцинкованный 6 мм трос.

Совет. Собранная мачта обладает немалым весом, при ручной установке понадобится противовес из трубы с грузом.

Что понадобится

В качестве исходной базы для постройки устройств могут использоваться различные узлы от бытовой техники и автомобилей. Некоторые необходимые в процессе работы инструменты и материалы могут различаться в зависимости от основы устройства.

Для создания из стиральной машины

Для выполнения работы по созданию ветрогенератора из стиральной машины будут необходимы:

• электродвигатель от стиральной машины с мощностью 1,4-1,6 кВт;
• 32 неодимовых магнита с диаметром 10-12 мм;
• наждачная бумага;
• эпоксидная смола или холодная сварка;
• шуруповерт;
• выпрямитель тока;
• тестер.

Для создания из асинхронного двигателя

Для изготовления устройства из асинхронного двигателя для частного дома могут понадобиться:

• стальная водопроводная труба с наружным диаметром 70-80 мм для постройки мачты;
• материал для лопастей рабочего колеса (алюминиевая трубка, тонкие деревянные доски, стеклоткань) или готовые лопасти фабричного изготовления;
• материалы для изготовления фундамента (доски, обрезки трубы или профиля, цементный раствор);
• стальной трос;
• тонкий листовой металл или влагоустойчивая фанера для хвостовика;
• асинхронный двигатель (наиболее популярны модели АИР80 или АИР71);
• дополнительные неодимовые магниты.

Для создания из пластиковых бутылок

Для изготовления небольшого ветрогенератора на основе пластиковых бутылок не потребуются дорогостоящие материалы.

Материалы и инструменты для сборки ветрогенера из пластиковых бутылок:

• стальная или хромированная трубка с диаметром 25 мм и толщиной стенок до 1,0 мм с общей длиной 3000 мм;
• цилиндрические пластиковые бутылки с объемом 1,5 литра — 16 штук (при использовании бутылок большего объема, возможно, придется пересчитывать размеры вала);
• крышки от бутылок в количестве 16 единиц;
• шариковые подшипники №205 (подойдут также других серий с диаметром отверстия под вал 25 мм);
• пара хомутов с размером 6/4″(применяются в качестве корпусов подшипников);
• два хомута 3/4″, которые будут служить точками крепления ветрогенератора;
• дополнительный хомут для установки генератора (в приведенном ниже примере используется изделие с размером 3,5″);
• девять винтов размера М4*35 с гайками М4;
• 32 шайбы М5 для установки крышек;
• трубка резиновая с внутренним диаметром 25 мм (отрезок 150-200 мм);
• втулка с наружным диаметром 25 мм и внутренним отверстием 9-10 мм;
• шаговый электродвигатель мощностью до 10 Вт;
• генератор от велосипеда;
• фонарь с динамо;
• дрель или шуруповерт;
• ножовка по металлу;
• сверла для выполнения отверстий в металлической трубе диаметром 4 и 8 мм;
• отвертка с крестообразным и плоским жалом;
• гаечный ключ 7 мм.

Для создания из электродвигателя

Необходимые материалы:

• генератор от автомобиля;
• исправный аккумулятор 12 в;
• инвертор с мощностью не менее 1 кВт для преобразования постоянного тока с напряжением 12 Вольт в переменный 220 Вольт;
• бочка 200 литров для изготовления лопастей;
• лампочка на 12 в для контроля;
• выключатель и вольтметр;
• медная проводка с сечением проводов от 2,5 мм²;
• труба с диаметром около 45-50 мм для оси;
• трубы с диаметром от 100 мм для постройки мачты;
• подшипники;
• сварочный аппарат;
• цементный раствор;
• тросы растяжек с диаметром 6 мм и анкеры для крепления к земле;
• крепеж (метизы, хомуты и прочее).

Инструменты:

• рулетка;
• карандаш и чертилка по металлу;
• набор гаечных ключей;
• дрель или шуруповерт;
• емкость для замешивания раствора;
• сверла по металлу;
• болгарка и несколько запасных кругов;
• ножницы по металлу;
• напильники и наждачная бумага.

Обслуживание ветрогенератора

Ветрогенератор, как и любое другое устройство, нуждается в техническом контроле и обслуживании. Для бесперебойной работы ветряка периодически проводят следующие работы.

Схема работы ветрогенератора

1. Наибольшего внимания требует токосъёмник. Щётки генератора нуждаются в чистке, смазке и профилактической регулировке раз в два месяца.
2. При первых признаках неисправности лопастника (дрожание и разбалансировка колеса) ветрогенератор опускают на землю и ремонтируют.
3. Раз в три года металлические детали покрывают антикоррозийной краской.
4. Регулярно проверяют крепления и натяжение тросов.

Теперь, когда установка окончена, можно подключать приборы и пользоваться электроэнергией. По крайней мере, пока ветрено.

Законность установки

Установки с выходной мощностью до 75 кВт устанавливать на собственной территории не запрещается, и никаких согласований проводить не потребуется (факт, закреплённый в Постановлении кабинета министров России).

А если нужно поставить мощный генератор промышленного или коммерческого типа, то понадобится специальная подготовка, связанная с созданием фундамента и ограждения участка – а это уже считается капитальным строительством.

Рекомендуется перед установкой ВЭЛ прочитать местные законодательные акты, касающиеся энергетики и предоставления коммунальных услуг. В разных регионах могут быть свои правила.

Выбор генератора

Создание генератора собственного изготовления потребует навыков, которые есть не у всех. Например, выполнение токарных работ. Поэтому нужно рассмотреть проблему приобретения заводского устройства, которое можно было бы использовать на ВЭУ.

Виды и особенности:

1. Генераторы переменного тока (асинхронные) очень легко найти и приспособить для ветрогенератора. Минусы – недостаточная мощность, агрегат потребует доработок при монтаже.
2. Генераторы постоянного тока отлично работают при небольших оборотах, почти не требуют доработок. Недостатки – трудно отыскать генераторы большой мощности.
3. Асинхронные – не проблема купить генератор за небольшие деньги, но такие агрегаты малоэффективны при высокой скорости вращения вала, а внутреннее сопротивление ограничивает их мощность.

Генераторы делят на два типа по количеству фаз на выходе. Однофазные генераторы простые по конструкции, но под высокими нагрузками сильно вибрируют и могут гудеть. Трёхфазные устройства лишены этих недостатков, а при некоторых режимах более эффективно работают.

Особенности установки мачты

Чаще всего мачту делают из металлических заготовок – либо в виде сложного каркаса (для крупных и мощных установок), либо используют одну трубу (круглого/квадратного сечения), которую вкапывают в землю. В обоих случаях рекомендуется усилить мачту 3–4 растяжками из металлического каната.