Авто-генератор на ветряк без переделки
Содержание страницы:
- Автомобильный генератор — обороты, напряжение
- Винт для генератора без переделки, мощность и обороты ветряка
- Самовозбуждение генератора — схема и описание
Автомобильный генератор самый доступный генератор, и если планируется делать ветрогенератор, то сразу невольно при поиске генератора вспоминается именно автомобильный генератор. Но без переделки на магниты и перемотки статора он не подходит для ветряка так-как рабочие обороты автомобильных генераторов 1200-6000 об/м.
По-этому чтобы избавится от катушки возбуждения ротор переделывают на неодимовые магниты, и чтобы поднять напряжение перематывают статор более тонким проводом. В итоге получается генератор мощностью при 10 м/с 150-300 ватт без использования мультипликатора (редуктора). Винт ставят на такой переделанный генератор диаметром 1.2-1.8 метра.
Сам автомобильный генератор очень доступен и его можно легко купить Б/У или новый в магазине, стоят они не дорого. Но вот чтобы переделать генератор нужны неодимовые магниты, провод для перемотки, а это ещё дополнительные траты денег. Так-же конечно надо уметь это делать, иначе можно всё испортить и выкинуть в мусор. Без переделки генератор можно использовать если сделать мультипликатор, к примеру если передаточное соотношение сделать 1:10, то при 120 об/м начнётся зарядка аккумулятора 12 вольт. При этом катушка возбуждения (ротор) будет потреблять около 30-40 ватт, а всё что останется пойдёт в аккумулятор.
Но если делать с мультипликатором, то конечно получится мощный и большой ветрогенератор, но при малом ветре катушка возбуждения будет потреблять свои 30-40 ватт и аккумулятору мало что достанется. Нормальная работа будет наверно на ветре от 5 м/с. При этом винт для такого ветряка должен быть диаметром около 3 метра. Получится сложная и тяжёлая конструкция. А самое сложное это найти готовый мультипликатор, подходящий с минимальными переделками, или изготовление самодельного. Мне кажется сделать мультипликатор сложнее и дороже чем переделать генератор на магниты и перемотать статор.
Если авто-генератор использовать без переделки, то он начнёт заряжать АКБ 12 вольт при 1200 об/м. Сам я не проверял при каких оборотах начинается зарядка, но в интернете после долгих поисков нашёл некоторую информацию, которая указывает что при 1200 об/м начинается зарядка АКБ. Есть упоминания что генератор заряжает при 700-800 об/м, но проверить это не представляется возможным. Я по фотографиям статора определил что обмотка статора современных генераторов ВАЗ состоит из 18 катушек, а каждая катушка имеет по 5 витков. Посчитал какое должно получится напряжение по формуле из вот этой статьи Расчёт генератора. В результате у меня как-раз получилось что 14 вольт при 1200 об/м. Конечно генераторы не все одинаковые и я где-то читал про 7 витков в катушках вместо пяти, но в основном 5 витков в катушке, а значит всё-таки 14 вольт достигается при 1200 об/м, от этого будем исходить далее.
Двух-лопастной винт на генератор без переделки
В принципе если на генератор поставить скоростной двух-лопастной винт диаметром 1-1.2 метра, то такие обороты легко достигаются при ветре 7-8м/с. Значит можно сделать ветряк и не переделывая генератор, только работать он будет на ветре от 7м/с. Ниже скриншот с данными двух-лопастного винта. Как видно обороты такого винта при ветре 8м/с составляют 1339 об/м.
Так-как обороты винта растут линейно в зависимости от скорости ветра, то (1339:8*7=1171 об/м) при 7м/с начнётся зарядка АКБ. При 8 м/с ожидаемая мощность опять-же по расчёту должна быть (14:1200*1339=15.6 вольт) (15.6-13=2.6:0.4=6.5 ампер*13=84.5 ватт). Полезная мощность винта судя по скриншоту 100 ватт, по-этому он свободно потянет генератор и должен недогруженный выдать даже больше оборотов чем указано. В итоге 84 .5 ватт должно быть с генератора при 8 м/с, но катушка возбуждения потребляет около 30-40 ватт, значит в аккумулятор пойдёт всего 40-50 ватт энергии. Совсем мало конечно так-как переделанный на магниты генератор и перемотанный при этом-же ветре на оборотах 500-600 об/м выдаст в три раза больше мощности.
При ветре 10 м/с обороты будут (1339:8*10=1673 об/м), напряжение в холостую (14:1200*1673=19.5 вольт), а под нагрузкой АКБ (19.5-13=6.5:0.4=16.2 ампер*13=210 ватт). В итоге получится 210 ватт мощности минус 40 ватт на катушку и полезной мощности останется 170 ватт. При 12 м/с будет примерно так 2008 об/м, напряжение без нагрузки 23.4 вольта, ток 26 ампер, минус 3 ампер на возбуждение, и того 23 ампер ток зарядки аккумулятора, мощность 300 ватт.
Если сделать винт меньшего диаметра, то обороты ещё возрастут, но тогда винт не потянет генератор когда достигнет порог зарядки акб. Я посчитал разные варианты во время написания этой статьи и дву-лопастной винт оказался самым оптимальным для генератора без переделки.
В принципе если рассчитывать на ветра от 7м/с и выше, то такой ветрогенератор будет хорошо работать и выдавать 300 ватт при 12 м/с. При этом стоимость ветряка будет совсем небольшой, по сути только цена генератора, а винт и остальное можно сделать из того что есть. Только винт нужно делать обязательно по расчётам.
Переделанный правильно генератор начинает давать заряду уже с 4 м/с, при 5 м/с ток зарядки уже 2 ампера, при этом так-как ротор на магнитах, то весь ток идет в АКБ. При 7 м/с ток зарядки 4-5 ампер, а при 10 м/с уже 8-10 ампер. Получается что только при сильном ветре 10-12 м/с генератор без переделки может сравнится с переделанным, но он ничего не даст на ветре меньше 8 м/с.
Самовозбуждение автомобильного генератора
Чтобы генератор самовозбуждался без аккумулятора в ротор нужно поставить пару маленьких магнитиков. Если катушку возбуждения запитать от аккумулятора, то она постоянно и не зависимо от того вырабатывает энергию или нет ветрогенератор, будет потреблять свои 3 ампера и заряжать аккумулятор. Чтобы этого не происходило нужно поставить блокирующий диод, чтобы ток шол только в акб, а обратно не уходил.
Катушку возбуждения можно запитать от самого генератора, минус на от корпуса, а плюс от плюсового болтика. А в зубы ротора нужно поставить пару маленьких магнитиков для самовозбуждения. Для этого можно просверлить сверлом дырочки и на клей посадить маленькие неодимовые магнитики. Если нет неодимовых магнитов то можно вставить обычные ферритовые от динамиков, если маленькие, то просверлится и вставить, или проложить между когтей и залить эпоксидной смолой.
Так-же можно использовать так-называемую таблетку, то-есть реле-регулятор как в автомобиле, который будет отключать возбуждение если напряжение АКБ достигло14.2 вольта, чтобы не перезарядить. Ниже на рисунке схема самовозбуждения генератора. Вообще генератор сам возбуждается так-как ротор имеет остаточную намагниченность, но это происходит на высоких оборотах, лучше для надёжности добавить магниты. В схему включен реле-регулятор, но его можно исключить. Развязывающий диод нужен чтобы аккумулятор не разряжался так-как без диода ток будет течь в обмотку возбуждения (ротор).
Так-как ветрогенератор будет очень маленький с винтом диаметром всего 1 метр, то никакие защиты от сильного ветра не нужны и с ним ничего не случится если будет крепкая мачта и крепкий винт.
Есть генераторы на 28 вольт, но если их использовать для зарядки 12 вольт АКБ, то оборотов нужно в два раза меньше, около 600 об/м. Но так-как напряжение будет не 28 вольт, а 14, то катушка возбуждения будет давать только половину мощности и напряжение генератора будет меньше, по-этому ничего не получится из этого. Можно конечно попробовать в генератор, статор которого намотан на 28 вольт, поставить ротор на 12 вольт, тогда должно быть получше и зарядка начнётся раньше, но тогда нужны два одинаковых генератора чтобы заменить ротор, или искать отдельно ротор или статор.
Самым доступным готовым генератором для сборки ветрогенератора является автомобильный. Его можно купить почти даром на авторазборке. Проблема только в том, что он генерирует энергию только при возбуждении обмотки ротора. По этой причине изготовить из него полноценный ветрогенератор можно переделав немного якорь, или же запитав обмотку возбуждения. Рассмотрим, как это делается вторым способом.
Материалы:
- Автомобильный генератор 24 В;
- стальной квадрат 20х20 мм;
- трубы 50 мм, 20 мм;
- кругляк 20 мм;
- полоса 20 мм;
- листовая сталь 3-5 мм;
- подшипники –2 шт.;
- профильная труба 20х40 мм;
- пластиковая канализационная труба 110 мм;
- винты, гайки, болты.
Процесс изготовления ветрогенератора
Чтобы генератор мог работать без автомобиля, нужно обеспечить питание его обмотки возбуждения напрямую от аккумулятора. Для этого к графитовым щеткам припаиваются провода, которые в дальнейшем нужно будет проложить до батареи.
Затем нужно сварить раму крепления генератора. С ее помощью он будет удерживаться на вехе. Рама сваривается из квадрата. На ней предусматриваются крепежные кронштейны под штатные проушины генератора.
Чтобы установить раму с генератором на веху, необходимо приварить к ней трубку, и впрессовать в нее два подшипника. На этот узел будет большая нагрузка, поэтому нужно сделать две точки опоры.
К трубке с подшипниками приваривается отрезок полосы с втулкой, на которую будет устанавливать поворотный хвост. Он нужен, чтобы направлять лопасти по ветру. Возможность поворота позволит ему регулировать положение так, чтобы лопасти не раскручивались слишком сильно. Это предохранит генератор и остальное оборудование от поломок.
Для крепления хвоста, из кругляка делается палец, который будет входить во втулку. В нем с торца делается отверстие и нарезается резьба, чтобы он фиксировался болтом с шайбой, и не выпадал из втулки. К пальцу приваривается основание хвоста из отрезка профильной трубы.
На ней просверливаются отверстия для крепления хвостовой лопасти.
Затем нужно заняться каркасом крыльчатки. Он представляет собой диск из листовой стали. Его нужно просверлить для крепления к валу генератора, а также под кронштейны пяти лопастей. Последние делаются из стальной полосы, и также просверливаются.
Затем делается крепление к вехе. Оно представляет собой диск с приваренным валом, который будет вставляться в подшипники. Диск просверливается в нескольких местах, чтобы прикручивать его к вехе. В валу с торца делается отверстие, и в нем нарезается резьба. Она потребуется, чтобы закручивать болт с шайбой, предотвращающий выпадение крепления с обоймы с подшипниками.
Лопасти крыльчатки и лопасть хвоста вырезаются из пластиковой канализационной трубы.
Чем они будут короче, тем выше обороты генератора получаться. Но если ветер слабый, то вращать его смогут только длинные лопасти. Лучше изначально делать их большими, а потом в результате экспериментов укорачивать до приемлемого размера.
Ветрогенератор собирается и устанавливается на веху как можно выше, там, где воздушные потоки ничего не останавливает. От аккумулятора необходимо запитать обмотку возбуждения, чтобы запустить генерацию.
В итоге заряд, который пойдет на батарею обратно, будет больше, чем потребляет обмотка. За счет этой разницы аккумулятор и сможет подзаряжаться.
Смотрите видео
…Переделанный Автомобильный Генератор. Заряд 12 в. АКБ начинается с двух оборотов в секунду.
Комментарии
15
Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы писать комментарии, задавать вопросы и участвовать в обсуждении.
Это что генератор переменка?
…Постоянка. Для заряда АКБ…
А где подпитка на возбуждение генератора?Он перемотан?Выше прочел.
…Магнитная призма 40х20х8… Неодимовый магнит марки N52
Намагниченность: вдоль последнего размера
Сила сцепления: 32 кг.
Вес магнита: 48 гр. Таких 12 штуки…Общая сила сцепления 350 КГ. На другом Генераторе 24 шт. и 700 КГ. сцепление… 
Нужно будет стоящее охлаждение.
…Сильнее ветер Больше мощность на выходе, но и принудительное охлаждение сильнее. 
Угу угу. А подмагничивание из розетки?
Если к ротору пару магнитов приделать, ну вы поняли.
А как перезаряд гасить? Шунтировать ? Ток уже не маленький . Я хотел проще, динамку на 1а с выпрямителем, для возбуждения обмотки .
…Цель переделки-ВетроГенератор. Там ставится контроллер и программируется любой ток и напряжение 
Ценник не кошерный. Дешевле 14вольт получать, и изредка менять щетки .
…Со щётками и катушкой возбуждения ветряка не получиться. А цель переделки-сделать ВетроГенератор…
SubaTolik
Угу угу. А подмагничивание из розетки?
…Подмагничевание-постоянные магниты…Магнитная призма 40х20х8… Неодимовый магнит марки N52
Намагниченность: вдоль последнего размера
Сила сцепления: 32 кг.
Вес магнита: 48 гр. Таких 12 штуки…Общая сила сцепления 350 КГ. На другом Генераторе 24 шт. и 700 КГ. сцепление…
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.
Содержание статьи:
- О самодельных ветряках для дома
- Технология сборки ветрогенератора
- Шаг #1. Винт ветряной электростанции
- Шаг #2. Изготовление мачты из трубы
- Шаг #3. Как сделать алюминиевый флюгер
- Шаг #4. Установка и подключение ветрогенератора
- Фото-пример сборки ветряка по шагам
- Разбор ошибок конструирования
- Выводы и полезное видео по теме
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.
Технология сборки ветрогенератора
Оптимальной основой для генератора домашнего ветряка видится модель АТ-700, взятая от трактора серии ДТ. Правда этот тракторный генератор в его изначальном виде рассчитан на частоту вращения ротора до 6000 об/мин. Под конструкцию домашнего ветряка такой параметр явно чрезмерный.
Есть два выхода из положения:
- Применить какой-нибудь редуктор-мультипликатор, дающий требуемое передаточное отношение.
- Перемотать существующую обмотку статора АТ-700 под малые обороты.
В принципе, оба варианта модернизации прибора достижимы. Но, судя по отзывам состоявшихся конструкторов, вариант с перемоткой обмотки статора более приемлем. Тем более если учитывать вес самого генератора АТ-700, достигающий 6 кг.
Тракторный генератор АТ-700. Многочисленные проекты в бытовой сфере разрабатывались на базе именно этого устройства, обладающего высокой отдачей по току. Но требуется небольшая модернизация
Если прибор дополнить редуктором, вес общего модуля увеличится вдвое. А это важный параметр для конструкции ветряка. Вес всегда стремятся уменьшить.
При использовании в конструкции ветряка генератора К 701 потребуется некоторая модернизация:
Галерея изображений
Фото из
Разборка автогенератора для переделки
Переделка соединений автогенератора
Установка магнитов в выступы ротора
Ротор и статор подготовлены к установке
Перемотка катушки статора по мере необходимости
Подготовка к соединению деталей
Сборка усовершенствованного генератора
Тестирование доработанного генератора
Шаг #1. Винт ветряной электростанции
Материалом для изготовления лопастей винта служит поливная алюминиевая труба (d = 200 мм) длиной 0,7 – 1,0 м. Изначально её разрезают вдоль на четыре отрезка, а затем из двух или трёх полученных частей вырезают лопасти требуемой формы.
Так как алюминий – материал, хорошо поддающийся обработке, вырезать из куска трубы нужную форму лопасти не проблема. Главное – правильно рассчитать и нарисовать шаблон.
Изготовленные лопасти будущего винта необходимо как-то скрепить и насадить на вал генератора. Эта работа более сложная, требует точного баланса и особенно при выполнении трехлопастной конструкции. Есть масса вариантов изготовления диска винта. Один из них – создание этой детали из алюминиевых пластин.
Потребуется рассчитать диаметр диска винта с учётом метровой длины лопастей. Для размаха крыла в 2 метра, расчётный диаметр диска может составлять 150-200 мм. На основании рассчитанного диаметра из листового алюминия вырезается необходимое количество круглых пластин (6-7 шт.).
Пример изготовления винта ветряного генератора из двухсотмиллиметровой алюминиевой трубы, применяемой на сельскохозяйственных полях для полива урожая. Получается лёгкая и эффективная конструкция
Вырезанные круглые пластины накладывают друг на друга, выравнивают по кромкам и скрепляют. Для скрепления лучше всего использовать качественный эпоксидный клей. Но не исключены также иные методы крепежа.
На готовом склеенном диске необходимо в центральной точке разметить и просверлить отверстие под крепление на валу генератора. Отверстие доработать шпоночным пазом под размер шпонки, установленной на валу ротора генератора.
Приготовленный таким способом пропеллерный диск размечают под крепление лопастей. По намеченным линиям сверлят отверстия для болтов крепления кронштейнов. Эти детали тоже делаются алюминиевыми с подбором по толщине, достаточной для компенсации передаваемых усилий.
Останется приложить изготовленные ранее лопасти к диску в намеченных точках соединения, сбалансировать их на ровной поверхности и закрепить болтами.
Шаг #2. Изготовление мачты из трубы
Тракторный генератор АТ-700, оснащённый самодельным винтом, уже представляет собой реальный ветряк. С целью получения максимального эффекта от конструкции, её желательно поднять метров на 5-7 и к тому же обеспечить круговое перемещение на 360°.
Поэтому флюгер-ветряк ставят на мачту, которую проще всего изготовить на базе металлической трубы.
Установленная мачта из металлической трубы диаметром 50 мм с ветряным генератором наверху. Для обеспечения устойчивости мачты применяются растяжки из металлического троса
Мачта высотой 5-7 метров, оснащённая наверху ветрогенератором, будет испытывать значительные нагрузки. Соответственно диаметр металлической трубы нужен достаточно большой — не менее 50 мм по наружному размеру.
Крепление мачты выполняется за счёт четырёх тросовых растяжек, закреплённых сверху ближе к ветряку и растянутых в противовес друг другу.
Под верхний обрез трубы-мачты, во внутреннюю область, запрессовывается пара подходящих подшипников или крепится каким-то иным способом. Это будет опорный крутящийся блок, куда встанет флюгер с генератором и винтом. Остаётся сделать сам флюгер и установить на него всё необходимое оборудование.
Шаг #3. Как сделать алюминиевый флюгер
Флюгерную конструкцию, на одном конце которой место под автомобильный генератор с винтом, а на другом — место под «хвостовик», рекомендуется делать из лёгкого прочного материала.
Например, алюминиевая труба прямоугольного профиля подошла бы под основание в самый раз. В качестве крепежа генератора к профильной трубе удобнее применить хомуты из мягкой металлической ленты (лучше нержавеющей).
Пример возможного крепления корпуса генератора на профильной трубе флюгера. Здесь используется металлическая рама с передним и задним кронштейнами под болтовое соединение
Хвост флюгера можно соорудить из того же алюминиевого листа и закрепить его к профильной трубе уголками. В точке центра тяжести, на профильной трубе, необходимо укрепить металлический штырь из нержавейки.
Эта деталь – в виде длинного болта (250-300 мм), диаметром около 30 мм (рассчитывается), проходит поперёк сквозь тело профильной алюминиевой трубы и закрепляется снизу гайкой. Поверх гайки ставится контргайка.
Диаметр резьбы болта должен быть чуть меньше внутреннего диаметра колец подшипников, запрессованных в трубе-мачте. В центре болта, по его оси, просверливается отверстие 7-10 мм. Сквозь это отверстие будет пропускаться электрический кабель от генератора и по трубе уходить вниз к месту подключения.
Шаг #4. Установка и подключение ветрогенератора
После всех описанных приготовлений (обязательно в условиях безветренной погоды) приступают к установке:
- На основании флюгера крепят хомутами тракторный генератор.
- Поднимают мачту от земли на 1,5 – 2 метра и устанавливают флюгер опорным болтом на подшипники.
- Одновременно пропускают кабель от генератора сквозь тело болта и дальше внутри трубы до нижней точки выхода.
- Также чуть ниже флюгерного основания жёстко устанавливают ограничитель, позволяющий вращаться флюгеру на 360° в одну или другу сторону, но не более того.
- Поднимают мачту окончательно и укрепляют тросовыми растяжками.
- Подключают концы кабеля к приёмному устройству (обычно через контроллер к аккумуляторной батарее).
На этом конструирование ветрового генератора можно считать завершённым. Однако есть ещё масса отдельных деталей процесса, с которыми придётся столкнуться в период применения устройства.
Структурная схема полноценной ветряной установки: 1 – ветряк, 2 – конвертер заряда АКБ; 3 – аккумулятор автомобильный; 4 – инвертор 24/220; 5,6 – выходы напряжений 220В и 24В
Эти детали связаны уже с автоматикой, регулирующей накопление и распределение энергии. Такие устройства как контроллер заряда, инвертор тока и прочие, являются обязательными компонентами ветровых генераторов.
Фото-пример сборки ветряка по шагам
Рассмотрим пример сооружения ветряка на 24 В, собранного на базе автомобильного генератора. Самоделка начинает стабильно работать при силе ветра 5 м/с. В средне-ветреную погоду с порывами от 15 м/с установка поставляет от 8 до 11 А, в дни с сильными ветрами КПД увеличивается. Мощность не более 300 Вт.
Галерея изображений
Фото из
На каждый полюс ротора ( их 24 штуки) устанавливаем и заливаем эпоксидной смолой по два магнита размером 20×5×5мм
Старый автомобильный генератор перед сборкой самоделки надо очистить от ржавчины. Желательно покрасить краской по металлу, исключающей дальнейшее ржавление
Статор перед последующей сборкой перематываем. Для перемотки используем провод сечением 0,56 мм. Наматываем в зависимости от числа катушек, число витков от 33 до 39
Закрепляем подготовленный к работе генератор на выполненной из профиля металлической раме. Ее тоже нужно покрасить
По размеру генератора вырезаем треугольную алюминиевую деталь, к которой будут крепиться лопасти. В примере их вырезали из остатков канализационной ПВХ трубы
Для защиты деталей генератора от воздействия внешней среды заливаем перемотанный статор эпоксидной смолой. После застывания окрашен краской, оберегающей от появления ржавчины
Традиционное для автогенераторов соединение, выполненное в форме треугольника, переделываем в звезду. От нее отводим три проводника к диодному мосту
Собираем самодельный ветрогенератор. К его валу, выполненному из металлической трубы, крепим подшипники и деталь, на которой болтами зафиксированы лопасти
Шаг 1: Заливка магнитов на роторе эпоксидкой
Шаг 2: Чистка ротора от ржавчины и окислов
Шаг 3: Перемотка статора автомобильного генератора
Шаг 4: Фиксация генератора на металлической раме
Шаг 5: Подготовка лопастей с крепежной деталью
Шаг 6: Обработка деталей генератора
Шаг 7: Соединение проводки звездой
Шаг 8: Установка лопастей самодельного ветряка
Фактически вся работа выполнена, остается соединить разрозненные компоненты полезной в быту установки:
Галерея изображений
Фото из
Шаг 9: Установка контроллера ветрогенератора
Шаг 10: Устройство хвостовой части ветряка
Шаг 11: Крепление лопасти к хвосту
Шаг 12: Проверка работоспособности ветряка
Сооруженная своими руками установка развивает 24 В, применять ее можно для зарядки аккумуляторов мобильной техники и для поставки энергии в линии освещения с энергосберегающими светильниками.
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.
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.
Электрическая энергия обладает уникальным свойством — ее можно производить в любых количествах. Она не нуждается в топливе, не требует использования полезных ископаемых. Единственной необходимостью становится использование соответствующего оборудования, обладающего достаточной производительностью и мощностью.
Содержание
- Перспективы и эффективность ветроэнергетики
- Как устроена ветровая электростанция
- Можно ли применить автомобильный генератор
- Достоинства и недостатки автомобильного генератора
- Изготовление и сборка ветрогенератора
- Подготовка
- Инструменты и материалы
- Изготовление крыльчатки
- Перемотка обмоток генератора
- Сборка мачты и первый запуск
- Часто возникающие вопросы
- Видео-инструкция по переделке автомобильного генератора под ветряк
В нашей стране преобладающим видом является гидроэнергетика, но ее возможности следует рассматривать со стратегических позиций. Для получения электричества в небольших количествах многими пользователями используется энергия ветра. Она достается бесплатно и доступна практически везде.
Остается только собрать небольшую ветровую электростанцию, а в качестве преобразователя вращательной энергии в электричество можно использовать автомобильный генератор.
Перспективы и эффективность ветроэнергетики
Ветроэнергетика является одним из наиболее перспективных видов альтернативной энергетики. Она уступает по своим показателям гидроэнергетике, но может использоваться повсеместно и в локальных масштабах.
Устройство для выработки электричества помощью энергии ветра — это ветроэлектростанция (ВЭС). В мире использование подобных станций является довольно распространенным явлением — все регионы, где нет рек и рельеф не позволяет использовать гидроэнергетику, используют ВЭС.
Это дает немалые преимущества:
- абсолютная экологическая безопасность;
- энергия ветра неисчерпаема, нет опасений выработать ее без остатка;
- установки для выработки энергии не оказывают препятствия для использования территории в сельскохозяйственных целях;
- нет привязки к местности — в отличие от гидростанций, ВЭС можно установить в непосредственной близости от потребителя;
- расходы на производство энергии известны заранее, что дает возможность прогнозировать режим работы системы;
- обслуживание техники не представляет серьезных проблем.
- Есть и недостатки — например, нестабильность ветровых потоков или необходимость создания мощных установок для выработки серьезных мощностей.
Однако, крупные ВЭС давно существуют в США, Китае, Европе и Австралии. Они доказали свою эффективность и перспективность, способность обеспечивать электроэнергией как жилые районы, так и промышленные предприятия.
Как устроена ветровая электростанция
Ветровая электростанция — это комплекс оборудования, составленный из нескольких узлов:
- крыльчатка, или ветряк — это устройство для преобразования энергии воздушных потоков во вращательное движение;
- генератор, вырабатывающий электроэнергию от вращения с помощью привода от ветряка;
- аккумуляторные батареи, накаливающие заряд для отдачи его потребителям;
- комплекс приборов и аппаратуры для преобразования полученной энергии в нужное состояние (напряжение, постоянный/переменный ток, частота и т. п.).
Каждый из этих узлов выполняет свою задачу и является абсолютно необходимым элементом. Есть небольшие установки с упрощенным составом, но они ограничены в функционале и используются только для решения небольших локальных задач (например, для освещения дорожек или служебных помещения).
Схема работы ВЭС:
- Крыльчатка вращается и передает движение на ось генератора;
- Генератор вырабатывает электроэнергию и заряжает аккумуляторные батареи (АКБ);
- Заряд АКБ регулируется контроллером напряжения (прибор, регулирующий и распределяющий нагрузки, а также исключающий возникновение критических состояний АКБ — перезаряд или переразряд);
- Аккумуляторные батареи отдают заряд на преобразователь тока (инвертор-преобразователь), которые выдает стандартный переменный ток с напряжением 230 В и частотой 50 Гц.
Иногда используют схему питания потребителей напрямую от аккумулятора. Это позволяет значительно уменьшить стоимость всей установки (инвертор тока стоит довольно дорого). Однако, на выходе получается постоянный ток с напряжением, зависящим от состояния и уровня заряда аккумулятора. Как правило, такие схемы используются только для освещения и встречаются обычно в дачных поселках.
Можно ли применить автомобильный генератор
Одним из наиболее ответственных устройств, использующихся в ветрогенераторных установках, является генератор тока. Именно он преобразует вращение в электрический ток. От генератора зависит эффективность работы всей системы, выдаваемая мощность и стабильность подачи напряжения на приборы потребления.
Автомобильный генератор — это один из наиболее доступных вариантов конструкции. Однако, необходимо учитывать, что режим его работы в автомобиле весьма сильно отличается от условий использования в составе ВЭС.
Прежде всего, отличается скорость вращения ротора — в автомобиле она составляет от 4 до 6 тыс. об/мин, что значительно больше, чем способен обеспечить ветряк.
Для решения этой проблемы могут быть использованы два варианта:
Использование повышающего редуктора
Перемотка обмоток статора под малые обороты
Первый вариант используется редко.
Здесь несколько причин:
- отсутствие подходящих устройств;
- увеличение веса установки;
- слишком слабое усилие на валу крыльчатки, не позволяющее вращать редуктор.
Примечательно, что эти причины присутствуют сразу все вместе, что делает использование редукторов нецелесообразным.
Кроме этого, редуктор — сложный механизм, требующий обслуживания и ремонта. В суровых российских условиях он не способен работать без постоянного наблюдения, что делает его фактором риска и причиной лишних забот.
Гораздо проще сразу передавать вращение на ротор генератора, переделанного под малые обороты.
Достоинства и недостатки автомобильного генератора
К достоинствам автомобильного генератора в составе локальной ВЭС можно отнести:
- готовое устройство, способное выполнять свои функции после небольшой модификации;
- стабильное напряжение на выходе;
- можно применять стандартные устройства без серьезных переделок или создания собственных конструкций;
- наличие запчастей, высокая ремонтопригодность механизма.
Недостатками автомобильных генераторов следует считать:
- устройство предназначено к работе на высоких скоростях;
- ресурс автомобильного генератора невелик;
- некоторые модели требуют подачи напряжения на катушку.
Самым серьезным недостатком является ограниченный ресурс генератора. Он составляет всего 4000 часов работы, чего при непрерывной эксплуатации не хватит даже на полгода.
Однако, здесь надо сделать поправку на режим вращения — этот ресурс рассчитан на высокие обороты. Если их уменьшить, срок службы генератора многократно увеличится.
Большинство пользователей считает автомобильный генератор если не единственным, то наиболее доступным и проверенным вариантом конструкции генератора для самодельной ВЭС.
Изготовление и сборка ветрогенератора
Рассмотрим порядок изготовления простого ветрогенератора из автомобильного генератора.
Для простоты примем следующий состав оборудования:
- крыльчатка;
- автомобильный генератор, оптимизированный под малые обороты;
- аккумулятор.
Отсутствие контроллера и инвертора-преобразователя в данном случае не меняет основного принципа работы установки. При необходимости эти приборы можно подключить к имеющемуся ветрогенератору и получить полноценную домашнюю электростанцию, способную питать бытовые электроприборы.
Подготовка
Подготовка к изготовлению ветрогенератора состоит из нескольких важных действий:
- составление проекта (рабочий чертеж, расчеты и т. д.);
- приобретение всех материалов и инструментов;
- подготовка места под монтаж вышки с крыльчаткой.
Проект не обязательно составлять и оформлять по всем правилам. Достаточно сделать рабочий чертеж, составить схему всех подключений, подсчитать нагрузки и прочие параметры.
Кроме этого, надо решить вопрос с крыльчаткой — определиться с ее размерами и высотой установки, выбрать тип опорной конструкции, решить вопрос относительно подъема и спуска устройства для ремонта и обслуживания.
Мнение эксперта
Левин Дмитрий Константинович
Эксперт по столярным инструментам
В первую очередь надо собрать максимально полную информацию относительно местной метеорологической обстановки. От нее зависит, как стабильно будут вращаться лопасти крыльчатки и, соответственно, будет вырабатываться электроэнергия.
Необходимо выяснить, случаются ли внезапные шквалистые порывы ветра и принять меры для компенсации возможных нагрузок. Чаще всего в таких условиях лопасти крыльчатки крепят не жестко, а на пружинах — сильный порыв ветра преодолеет их усилие и просто прижмет лопасти, а не отломит их.
Инструменты и материалы
Для сборки ветрогенератора понадобятся следующие инструменты:
болгарка с отрезным и шлифовальным дисками;
измерительные инструменты — рулетка, линейка, угольник;
пассатижи, молоток, отвертка;
сварочный инвертор с набором электродов;
электродрель с набором сверл;
Из материалов надо подготовить:
трубы для изготовления мачты;
поливная алюминиевая труба для изготовления лопастей крыльчатки (длиной около 70 см);
металлические хомуты для фиксации генератора на мачте;
устройство для подъема мачты (можно использовать доработанный домкрат).
Перечислены только самые необходимые принадлежности. В процессе изготовления могут понадобиться и другие материалы или инструменты. Здесь все зависит от возможностей и навыка мастера.
Изготовление крыльчатки
Для изготовления лопастей крыльчатки можно использовать отрезок алюминиевой поливной трубы диаметром 20 см. Понадобится около 70 см трубы, это позволит изготовить крыльчатку диаметром около 1,5 м.
Алюминиевую трубу распиливают в продольном направлении на 4 одинаковые части. Затем примерно с середины каждую из них делают немного уже и закругляют торцы — это будут внешние концы лопастей. Затем берут алюминиевую пластину (оптимально — круглой формы) и сверлят в ее центре отверстие, диаметр которого соответствует размеру оси генератора.
Лопасти устанавливают на пластину так, чтобы они находились на одинаковом расстоянии от центра. Это очень важный момент, так как малейший дисбаланс будет создавать избыточную нагрузку на подшипники и на алюминиевые ступицы.
Понадобится тщательная балансировка крыльчатки, в более тяжелых участках сверлят отверстия и добиваются идеального распределения веса.
Устанавливают крыльчатку прямо на ось генератора. Однако, эту процедуру выполняют только после доработки генератора.
Перемотка обмоток генератора
Для переналадки генератора на малые обороты придется выполнить довольно сложную процедуру — перемотать обмотки. Для этого надо разобрать устройство и удалить старые обмотки. Затем следует приобрести новый медный провод в лаковой изоляции. Его толщина должна быть меньше, чем раньше, так как число витков будет увеличено.
Например, для тракторного генератора Г-700 (одна из наиболее удобных и эффективных моделей) понадобится намотать по 80 витков провода диаметром 0,8 мм. Кроме этого, надо перемотать обмотку возбуждения (250 витков).
Если используются генератора от других автомобилей, изменения будет соответствовать их конструкции. Главной задачей станет намотка максимального количества витков на обмотки статора. В любом случае, понадобится корректировать полученные результаты, что-то дорабатывать опытным путем. Получить оптимальный результат непросто, если нет опыта и навыков подобных работ.
Сборка мачты и первый запуск
Мачту для ветряка собирают из труб. Берут трубы разного диаметра и делают некое подобие телескопической вертикальной штанги. Это наиболее удобный вариант конструкции, позволяющий использовать устройство для подъема/опускания прямо по вертикальной оси, без необходимости наклонять мачту. Для жесткости ее крепят к земле растяжками.
Генератор с установленной крыльчаткой крепят хомутами к площадке на верхнем торце мачты. Рекомендуется установить хвостовой киль и обеспечить возможность вращения вокруг своей оси, чтобы крыльчатка могла автоматически наводиться на ветер.
Единственной проблемой может стать кабель, идущий от генератора. Его может намотать на штангу и остановить вращение вокруг вертикальной оси. Поэтому, надо продумать систему скользящей передачи сигнала и получить независимое и свободное вращение крыльчатки.
Первый запуск лучше делать в ветреный день, но без сильных порывов. Когда крыльчатка начнет вращаться, тестером замеряют напряжение на контактах. После этого можно подключать ветряк к аккумулятору и подавать напряжение в систему служебного освещения.
Часто возникающие вопросы
Многие вопросы возникают практически у всех пользователей, изготавливающих ветрогенератор. Поэтому, ответить на них следует сразу же, чтобы не допустить ошибок и не тратить время на эксперименты.
Какой генератор лучше выбрать для самодельного ветряка?
Назвать наиболее эффективный генератор сложно. Опытные люди советуют использовать магнето, но его тоже придется дорабатывать, приспосабливать к имеющимся условиям.
Можно ли использовать готовую крыльчатку от вентилятора?
Нет, она не годится. Во-первых, лопасти слишком малы. Кроме того, они не рассчитаны на вращение оси ротора, поскольку выполняют совсем другие задачи. Лопасти должны быть не менее 70 см в длину — это дает достаточный рычаг, чтобы создать усилие для поворота ротора генератора.
На какую высоту надо поднимать крыльчатку?
Это решается исходя из местных условий. Если дом находится на холме и рядом нет естественных препятствий для потоков ветра, можно не поднимать крыльчатку слишком высоко (только чтобы обеспечить безопасность для людей или животных). Если же дом расположен в низине, придется делать высокую мачту и поднимать ветряк на достаточную высоту.
Как лучше защитить генератор от осадков и влаги?
Оптимальный вариант — изготовление жесткого кожуха из металла. Пластиковые корпуса не устойчивы к воздействию солнечного ультрафиолета и низких температур, слишком быстро разрушаются. Проще всего использовать кусок трубы или готовый металлический резервуар подходящего размера, но можно изготовить корпус из листового металла по заранее сделанной развертке.
Что делать, если мощности ветрогенератора окажется недостаточно?
С этой проблемой сталкиваются почти все пользователи, впервые попробовавшие свои силы в изготовлении ветрогенератора. Как правило, после некоторого периода эксплуатации возникает понимание, как можно улучшить конструкцию и что в ней надо изменить. Редко кому удается с первого раза получить оптимальный и эффективный ветряк. Часто первый вариант не трогают, а строят второй, более мощный и производительный.
Видео-инструкция по переделке автомобильного генератора под ветряк
Ветряк малой мощности из автомобильного генератора
Ветряк малой мощности можно сделать своими руками из автомобильного генератора и инвертора. Требуются инженерные и слесарные навыки
Содержание:
-
- Первое — расчеты, второе — чертежи
- Хвост а-ля флюгер
- Боковая лопата
- Накопим электричество
- Преобразуем постоянный ток в переменный
Ветряк, сделанный из подручных материалов поможет сэкономить электроэнергию, а также реализовать талант инженера, рвущийся на волю. Поэтому предлагаем вашему вниманию конструкцию ветряка на баз автомобильного генератора.
Энергия ветра использовалась в хозяйстве испокон веков. Все начиналось со строительства ветряных мельниц и систем подачи воды для нужд орошения, а теперь благодаря электроэнергии мы можем легко преобразовать движение воздушных масс для зарядки смартфона и питания ноутбука. Да, да, ветряк позволит нам читать эти строки при помощи силы ветра.
Хозяин ветряной мельницы, сумевший поставить себе на службу силу ветра, во все времена был человеком уважаемым и имел хорошую прибыль. И сегодня тот, кто может пользоваться экологически чистой энергией, получая ее буквально из воздуха, безусловно, вызывает уважение.
Первое — расчеты, второе — чертежи
Чтобы построить, даже самый маломощный, ветряк нужна определенная техническая подготовка. Уровень образования должен давать представление о расчетах при помощи формул, чертежные навыки и навыки механика.
Главным элементом ветряка является ветряное колесо. Прежде всего, надо рассчитать некоторые параметры ветряного колеса. Как правило, используют крыльчатые ветряные колеса. Их быстроходность — отношение круговой скорости конца лопасти к скорости ветра — рассчитывается по формуле:
Для привода электрогенераторов используют быстроходные ветродвигатели с малым (от двух до шести) числом лопастей. Величина быстроходности современных трехлопастных двигателей с лопастями обтекаемой аэродинамической формы — от 4 до 7,5.
Мощность ветродвигателя зависит от диаметра ветряного колеса, формы лопастей, положения их в потоке воздуха, скорости ветра и рассчитывается по формуле:
P = 0,481D2V3ε, Вт,
Где: D — диаметр ветроколеса, м; V — скорость ветра, м/с; ε — коэффициент использования потока ветра.
Для колес с лопастями обтекаемой формы коэффициент ε не превышает 0,5, а если лопасти колеса плохо обтекаемые, как, например, у сельского ветряка, то — 0,3. Ориентировочные размеры (мм) и углы атаки (град) трехлопастного ветроколеса обтекаемой формы приведены на рис. 1.
Лопасти ветряного колеса можно сделать из стеклопластика. Для этого каркас из проволоки или деревянных брусьев обматывают стеклотканью и пропитывают эпоксидной смолой.
Частота вращения (об/мин) ветродвигателя при заданной быстроходности рассчитывается по формуле:
В зависимости от средней скорости ветра в данном регионе и его повторяемости на протяжении года расчетную скорость ветра принимают >6–8 м/с.
Ветряк устанавливают на мачте, исходя из правила: чем выше, тем лучше, но не менее 12-15 метров. Лучше всего, если высота мачты будет 25-30 метров. Высота может быть меньше, если планируется использовать рельеф местности, устанавливая ветряк на склоне холма или на крутом берегу моря. Размещение ветрогенератора на малой высоте не позволит получить максимальную отдачу, аналогично установке солнечных батарей в тени.
Хвост а-ля флюгер
Ветродвигатель должен автоматически устанавливаться по ветру. При небольшой мощности это достигается размещением ветроколеса позади башни, на которой установлен электродвигатель (рис. 2, а). Используют также хвост, который действует как флюгер.
а — автоматическая; б — с помощью хвоста; 1 — башня; 2 — ветроколесо; 3 — хвост; V — направление ветра
Ветроколесо приобретает устойчивость при определенной величине площади хвоста, которую рассчитывают по формуле:
Где: D — диаметр ветроколеса; L — расстояние от плоскости вращения ветроколеса до вертикальной оси поворота ветродвигателя, м (рис. 2, б); I — расстояние от центра хвоста до вертикальной оси поворота ветродвигателя, м; µ — коэффициент трения головки двигателя по опорной плоскости (при использовании шарикоподшипников м = 0,03–0,05); G — вес головки ветродвигателя, Н; r — средний радиус окружности, по которой возникают силы трения, м; p — давление ветра при пуске ветродвигателя, Н/м2 (см. таблицу).
Основной показатель силы ветра — его скорость ориентировочно можно установить по определенным внешним признакам, по шкале Бофорта.
| Сила ветра в баллах | Название | Признаки для оценки | Скорость ветра в м/сек | Скорость ветра в км/час | Скорость ветра в миль/час |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | штиль | Листья на деревьях не колеблются, дым сигареты поднимается вертикально, огонь от спички не отклоняется | 0 | 0 | меньше 1 |
| 1 | тихий | Дым сигареты несколько отклоняется, но ветер не ощущается лицом | 1 | 3,6 | 1-3 |
| 2 | легкий | Ветер чувствуется лицом, листья на деревьях колышутся (шелестят) | 2-3 | 5-12 | 4-7 |
| 3 | слабый | Ветер качает мелкие ветки и колеблет флаг | 4-5 | 13-19 | 8-12 |
| 4 | умеренный | Качаются ветки средней величины, поднимается пыль | 6-8 | 20-30 | 13-18 |
| 5 | свежий | Качаются тонкие стволы деревьев и толстые ветви, образуется рябь на воде | 9-10 | 31-37 | 19-24 |
| 6 | сильный | Качаются толстые стволы деревьев, ветер «гудит» в проводах | 11-13 | 38-48 | 25-31 |
| 7 | крепкий | Качаются большие деревья, против ветра трудно идти | 14-17 | 49-63 | 32-38 |
| 8 | очень крепкий | Ветер ломает толстые стволы | 18-20 | 64-73 | 39-46 |
| 9 | шторм | Ветер сносит легкие постройки, валит заборы | 21-26 | 74-94 | 47-54 |
| 10 | сильный шторм | Деревья вырываются с корнем, сносятся более прочные постройки | 27-31 | 95-112 | 55-63 |
| 11 | жестокий шторм | Ветер производит большие разрушения, валит телеграфные столбы, вагоны и т. д. | 32-36 | 115-130 | 64-72 |
| 12 | ураган | Ураган разрушает дома, опрокидывает каменные стены | Более 36 | Более 130 | 73-82 |
Боковая лопата
Для работы ветродвигателя важна стабильная скорость вращения колеса. Этого можно достичь с помощью боковой лопаты (рис. 3).
1 — ветроколесо; 2 — дужка; 3 — пружина; 4 — хвост; 5 — лопата
Ветроколесо отклоняется от потока воздуха из-за давления ветра на лопату 5. Постоянную мощность ветроколеса поддерживают благодаря направляющей дужке 2. При отклонении ветроколеса трос, натягиваемый пружиной 3, ложится на эту дужку, создавая плечо переменной силы для пружины. Момент силы пружины при этом приблизительно равен моменту силы ветра ( с учетом углов отклонения ветроколеса от направления ветра).
Накопим электричество
Простейший вариант преобразования механической энергии ветродвигателя в электрическую в сельских условиях — использование автомобильного или тракторного вентильного генератора напряжением 14 или 28 В. Генератор имеет обмотку статора, выпрямитель и регулятор напряжения.
Регулятор настроен так, что на выходе поддерживается неизменное напряжение (отклонение — до 4% при изменении частоты вращения ротора в диапазоне 1:12 в автомобильных и 1:4 в тракторных генераторах).
Благодаря такому регулятору автотракторный генератор может вырабатывать электроэнергию постоянного тока с практически неизменным напряжением при значительных колебаниях частоты вращения ветродвигателя.
Вращающий момент передается от вала ветродвигателя (частота вращения 200–300 об/мин) к валу генератора (номинальная частота вращения — 5000 об/мин) с помощью фрикционной или клиноременной передачи.
Для выравнивания мощности, отдаваемой ветросиловой установкой при изменении скорости ветра, необходима аккумуляторная батарея. Она накапливает энергию при сильном ветре и отдает ее в безветренную погоду или при слабом ветре.
Емкость аккумуляторной батареи зависит от многих факторов: средней скорости и частоты ветра в данной местности, мощности ветродвигателя и генератора, мощности потребителей электроэнергии, продолжительности максимума потребления за сутки и др.
Преобразуем постоянный ток в переменный
Для преобразования энергии постоянного тока напряжением 12 или 24 В в переменный ток напряжением 220 В используют преобразователь напряжения (инвертор). Сегодня в продаже есть преобразователи, используемые для бесперебойного питания компьютерных систем мощностью от нескольких сотен ватт до сотен киловатт.
Электрическая схема ветроэлектростанции с автомобильным генератором и преобразователем напряжения постоянного тока в однофазный переменный напряжением 220В приведена на рис. 4.
Электрическую часть станции можно составить из таких узлов: генератора Г273А от автомобиля КамАЗ напряжением 24 В и мощностью 2200 Вт при 5000 об/мин, аккумуляторная батарея емкостью 180 ампер-часов и инвертор 024Е230/6,5 с выходной мощностью 1500 ВА.
Генератор Г273А при частоте вращения 2200 об/мин может развивать мощность 560 Вт, если хотя бы 4 ч в сутки дул ветер со скоростью 6 м/с.
1 — генератор; 2 — аккумуляторная батарея; 3 — преобразователь напряжения; 4 — обмотка возбуждения генератора; 5 — обмотка статора; 6 — выпрямитель; 7 — регулятор напряжения; C — конденсатор подавления радиопомех; S—выключатель обмотки возбуждения генератора; QF1, QF2, QFЗ — автоматические выключатели; FU — плавкий предохранитель
Энергии такой электростанции достаточно для питания домашнего холодильника, 5 ламп мощностью 60 Вт, маломощного насоса (до 600 Вт) и др.
Статья посвящена Дню Земли, который отмечается каждый год 22 апреля. Этой статьей мы открываем цикл публикаций, посвященный альтернативной энергетике, рациональному использованию энергии природы, ресурсосбережения и др. Если у вас есть пожелания по конкретным технологиям, пожалуйста, сообщите их нам.