Самостоятельное проектирование и изготовление вертикального ветряка на основе асинхронного двигателя. Самодельный ветрогенератор на базе асинхронного двигателя Ветро генератор из асинхронный двигателя

В данном разделе представлены самодельные ветрогенераторы с генераторами на основе переделанных асинхронных двигателей. Ветрогенераторы на основе таких двигателей имеют большую популярность, так-как асинхронные двигатели широко распространены и легко поддаются переделке. Переделка в основном заключается в перемотке статора, хотя и не всегда, если двигатель многополосной и мало-оборотистый, то его можно не перематывать. Так-же ротор таких двигателей протачивается и оснащается постоянными магнитами, в итоге двигатель превращается в низко-оборотистый генератор для ветряка.

>

Ветрогенератор на основе асинхронного двигателя с деревянным винтом

>

Ветрогенераторы из мотор-колеса

>

Ветрогенератор 1кВт из асинхронного двигателя

>

Переделка асинхронного двигателя в генератор для ветряка

>

Ветрогенератор из асинхронного двигателя

> Фото рассказ о изготовлении ветрогенератора, его отладке и установке, подготовка, анемометр. Испытание и тесты. Данный материал написан по фото-отчету пользователя под ником Сергей, найденном на одном из форумов. Первый этап, калибровка и установка анемометра, переделка асинхронного двигателя в генератор
Страница 1 -

В качестве генератора для ветряка было решено переделать асинхронный двигатель. Такая переделка очень проста и доступна, поэтому в самодельных конструкциях ветрогенераторов часто можно видеть генераторы сделанные из асинхронных двигателей.

Переделка заключается в проточке ротора под магниты, далее магниты обычно по шаблону приклеивают к ротору и заливают эпоксидной смолой чтобы не отлетели. Так-же обычно перематывают статор более толстым проводом чтобы уменьшить слишком большое напряжение и поднять силу тока. Но этот двигатель не хотелось перематывать и было решено оставить все как есть, только переделать ротор на магниты. В качестве донора был найден трехфазный асинхронный двигатель мощностью 1,32Кв. Ниже фото данного электродвигателя.

> Ротор электродвигателя был проточен на токарном станке на толщину магнитов. В этом роторе не применяется металлическая гильза, которую обычно вытачивают и надевают на ротор под магниты. Гильза нужна для усиления магнитной индукции, через нее магниты замыкают свои поля питая из под низа друг друга и магнитное поле не рассеивается, а идет все в статор. В этой конструкции применены достаточно сильные магниты размером 7,6*6мм в количестве 160 шт., которые и без гильзы обеспечат хорошую ЭДС.

>

> Сначала, перед наклейкой магнитов ротор был размечен на четыре полюса, и со скосом были расположены магниты. Двигатель был четырех-полюсной и так как статор не перематывался на роторе тоже должно быть четыре магнитных полюса. Каждый магнитный полюс чередуется, один полюс условно "север", второй полюс "юг". Магнитные полюса сделаны с промежутками, так в полюсах магниты сгруппированы плотнее. Магниты после размещения на роторе были замотаны скотчем для фиксации и залиты эпоксидной смолой.

После сборки ощущалось залипание ротора, при вращение вала чувствовались залипания. Было решено переделать ротор. Магниты были сбиты вместе с эпоксидной смолой и снова размещены, но теперь они более менее равномерно установлены по всему ротору, ниже фото ротора с магнитами перед заливкой эпоксидной смолой. После заливки залипание несколько снизилось и было замечено что немного упало напряжение при вращении генератора на одних и тех же оборотах и немного подрос ток.

>

После сборки готовый генератор было решено покрутить дрелью и что нибудь к ниму подключить в качестве нагрузки. Подключалась лампочка на 220 вольт 60 ватт, при 800-1000 об/м она горела в полный накал. Так-же для проверки на что способен генератор была подключена лампа мощностью 1 Кв, она горела в полнакала и сильнее дрель не осилила крутить генератор.

>

В холостую на максимальных оборотах дрели 2800 об/м напряжение генератора было более 400 вольт. При оборотах примерно 800 об/м напряжение 160 вольт. Так-же попробовали подключить кипятильник на 500 ватт, после минуты кручения вода в стакане стала горячей. Вот такие испытания прошел генератор, который был сделан из асинхронного двигателя.

>

После для генератора была сварена стойка с поворотной осью для крепления генератора и хвоста. Конструкция сделана по схеме с уводом ветроголовки от ветра методом складывания хвоста, поэтому генератор смещен от центра оси, а штырек позади, это шкворень, на который одевается хвост.

>

Здесь фото готового ветрогенератора. Ветрогенератор был установлен на девятиметровую мачту. Генератор при силе ветра выдавал напряжение холостого хода до 80 вольт. К нему пробовали подсоединять тенн на два киловатта, через некоторое время тенн стал теплым, значит ветрогенератор все-таки имеет какую-то мощность.

>

Потом был собран контроллер для ветрогенератора и через него подключен аккумулятор на зарядку. Зарядка была достаточно хорошим током, аккумулятор быстро зашумел, как будто его заряжают от зарядного устройства.

Пока к сожалению никаких подробных данных по мощности ветрогенератора нет, так-как пользователь разместивший свой ветрогенератор вот здесь

В стремлении получить автономные источники электроэнергии специалисты нашли способ как своими руками переделать, трехфазный асинхронный электродвигатель переменного тока в генератор. Такой метод имеет ряд преимуществ и отдельные недостатки.

Внешний вид асинхронного электродвигателя

В разрезе показаны основные элементы:

1. чугунный корпус с радиаторными рёбрами для эффективного охлаждения;
2. корпус короткозамкнутого ротора с линиями сдвига магнитного поля относительно его оси;
3. коммутационно контактная группа в коробке (борно), для коммутации обмоток статора в схемы звезда или треугольник и подключения проводов электропитания;
4. плотные жгуты медных проводов обмотки статора;
5. стальной вал ротора с канавкой для фиксации шкива клиновидной шпонкой.

Детальная разборка асинхронного электродвигателя с указанием всех деталей показана на рисунке ниже.

Детальная разборка асинхронного двигателя

Достоинства генераторов, переделанных из асинхронных двигателей:

1. простота сборки схемы, возможность не разбирать электродвигатель, не перематывать обмотки;
2. возможность вращения генератора электротока ветряной или гидротурбиной;
3. генератор из асинхронного двигателя широко используется в системах мотор-генератор для преобразования однофазной сети 220В переменного тока в трёхфазную сеть с напряжением 380В.
4. возможность использования генератора, в полевых условиях раскручивая его от двигателей внутреннего сгорания.

Как недостаток можно отметить сложность расчёта ёмкости конденсаторов, подключаемых к обмоткам, фактически это делается экспериментальным путём.

Поэтому трудно добиться максимальной мощности такого генератора, бывают сложности с электропитанием электроустановок, которые имеют большое значение пускового тока, на циркулярных электропилах с трёхфазными двигателями переменного тока, бетономешалках и других электроустановках.

Принцип работы генератора

В основу работы такого генератора заложен принцип обратимости: «любая электроустановка преобразующая электрическую энергию в механическую, может сделать обратный процесс». Используется принцип работы генераторов, вращение ротора вызывает ЭДС и появление электрического тока в обмотках статора.

Исходя из этой теории, очевидно, что асинхронный электродвигатель можно переделать в электрогенератор. Чтобы осознано провести реконструкцию необходимо понять, как происходит процесс генерации и что для этого требуется. Все двигатели, которые приводит в движение сила переменного тока, считаются асинхронными. Поле статора движется с небольшим опережением относительно магнитного поля ротора, подтягивая его за собой в сторону вращения.

Чтобы получить обратный процесс, генерацию, поле ротора должно опережать движение магнитного поля статора, в идеальном случае вращаться в противоположном направлении. Добиваются этого включением в сеть питания, конденсатора большой ёмкости, для увеличения ёмкости используют группы конденсаторов. Конденсаторная установка заряжается, накапливая магнитную энергию (элемент реактивной составляющей переменного тока). Заряд конденсатора по фазе противоположный источнику тока электродвигателя, поэтому вращение ротора начинает замедляться, обмотка статора генерирует ток.

Преобразование

Как практически своими руками преобразовать асинхронный электродвигатель в генератор?

Для подключения конденсаторов надо открутить верхнюю крышку борно (коробка), где расположена контактная группа, коммутирующая контакты обмоток статора и подключены провода питания асинхронного двигателя.

Открытое борно с контактной группой

Обмотки статора могут быть соединены в схему «Звезда» или «Треугольник».

Схемы включения «Звезда» и «Треугольник»

На шильдике или в паспорте на изделие показаны возможные схемы подключения и параметры двигателя при различных подключениях. Указывается:

• максимальные токи;
• напряжение питания;
• потребляемая мощность;
• количество оборотов в минуту;
• КПД и другие параметры.

Параметры двигателя, которые указаны на шильдике

В трёхфазный генератор из асинхронного электродвигателя, который делают своими руками, конденсаторы подключаются по аналогичной схеме «Треугольником» или «Звездой».

Вариант включения со «Звездой» обеспечивает пусковой процесс генерации тока на более низких оборотах, чем при соединении схемы в «Треугольник». При этом напряжение на выходе генератора будет немного ниже. Подключение по схеме «Треугольника» предоставляет незначительное увеличение выходного напряжения, но требует более высоких оборотов при запуске генератора. В однофазном асинхронном электродвигателе подключается один фазосдвигающий конденсатор.

Схема подключения конденсаторов на генераторе в «Треугольник»

Используются конденсаторы модели КБГ-МН, или другие марки не менее 400 В бесполярные, двухполюсные электролитические модели в этом случае не подходят.

Как выглядит бесполюсный конденсатор марки КБГ-МН

Расчёт ёмкости конденсаторов для используемого двигателя

В синхронных генераторах возбуждение процесса генерации происходит на обмотках якоря от источника тока. 90% асинхронных двигателей имеют короткозамкнутые роторы, без обмотки, возбуждение создаётся остаточным в роторе статическим зарядом. Его достаточно чтобы на первоначальном этапе вращения создать ЭДС, которое наводит ток, и подзаряжает конденсаторы, через обмотки статора. Дальнейшая подзарядка уже поступает от генерируемого тока, процесс генерации будет непрерывным, пока вращается ротор.

Автомат подключения нагрузки к генератору, розетки и конденсаторы рекомендуется установить в отдельный закрытый щит. Соединительные провода от борно генератора до щита проложить в отдельном изолированном кабеле.

Даже при неработающем генераторе необходимо избегать прикосновения к клемам конденсаторов контактов розеток. Накопленный конденсатором заряд остаётся длительное время и может ударить током. Заземляйте корпуса всех агрегатов, мотора, генератора, щита управления.

Монтаж системы мотор-генератор

При монтаже генератора с мотором своими руками надо учитывать, что указанное количество номинальных оборотов используемого асинхронного электродвигателя на холостом ходу больше.

Схема мотор-генератора на ременной передаче

На двигателе в 900 об/м при холостом ходе будет 1230 об/м, чтобы получить на выходе генератора, переделанного из этого двигателя достаточную мощность, надо иметь количество оборотов на 10% больше холостого хода:

1230 + 10% =1353 об/м.

Ременная передача рассчитывается по формуле:

Vг = Vм x Dм\Dг

Vг – необходимая скорость вращения генератора 1353 об/м;

Vм – скорость вращения мотора 1200 об/м;

Dм – диаметр шкива на моторе 15 см;

Dг – диаметр шкива на генераторе.

Имея мотор на 1200 об/м где шкив Ø 15 см, остаётся рассчитать только Dг – диаметр шкива на генераторе.

Dг = Vм x Dм/ Vг = 1200об/м х 15см/1353об/м = 13,3 см.

Генератор на ниодимовых магнитах

Как сделать генератор из асинхронного электродвигателя?

Этот самодельный генератор исключает применение конденсаторных установок. Источник магнитного поля, которое наводит ЭДС и создаёт ток в обмотке статора, построен на постоянных ниодимовых магнитах. Для того чтобы это сделать своими руками необходимо последовательно выполнить следующие действия:

• Снять переднюю и заднюю крышки асинхронного электродвигателя.
• Извлечь ротор из статора.

Как выглядит ротор асинхронного двигателя

• Ротор протачивается, снимается верхний слой на 2 мм больше толщины магнитов. В бытовых условиях сделать расточку ротора своими руками не всегда представляется возможным, при отсутствии токарного оборудования и навыков. Нужно обратиться к специалистам в токарные мастерские.
• На листе обычной бумаги готовится шаблон для размещения круглых магнитов, Ø 10-20мм, толщиной до 10 мм, с силой притяжения 5-9 кг, на кв/см, размер зависит от величины ротора. Шаблон наклеивается на поверхность ротора, магниты размещаются полосами под углом 15 – 20 градусов относительно оси ротора, по 8 штук в полосе. На рисунке ниже видно, что на некоторых роторах отмечены тёмно-светлые полосы смещения линий магнитного поля относительно его оси.

Установка магнитов на ротор

• Ротор на магнитах рассчитывается так, чтобы получилось четыре группы полос, в группе по 5 полосок, расстояние между группами 2Ø магнита. Промежутки в группе 0.5-1Ø магнита, такое расположение снижает силу залипания ротора к статору, он должен проворачиваться усилиями двух пальцев;
• Ротор на магнитах, сделанный по рассчитанному шаблону, заливается эпоксидной смолой. После того как она немного подсохнет цилиндрическая часть ротора покрывается слоем стекловолокна и опять пропитывается эпоксидной смолой. Это исключит вылет магнитов при вращении ротора. Верхний слой на магнитах не должен превышать первоначального диаметра ротора, который был до проточки. В противном случае ротор не встанет на своё место или при вращении будет тереться об обмотку статора.
• После просушки, ротор можно поставить на место и закрыть крышки;
• Испытывать, электрогенератор необходимо – проворачивать ротор электродрелью, измеряя напряжение на выходе. Количество оборотов при достижении нужного напряжения измеряется тахометром.
• Зная необходимое количество оборотов генератора, ременная передача рассчитывается по методике описанной выше.

Интересный вариант применения, когда электрогенератор на основе асинхронного электродвигателя, используется в схеме электрический мотор-генератор с самоподпиткой. Когда часть мощности вырабатываемой генератором поступает на электродвигатель, который его раскручивает. Остальная энергия расходуется на полезную нагрузку. Осуществив принцип самоподпитки практически можно на долгое время обеспечить дом автономным электропитанием.

Видео. Генератор из асинхронного двигателя.

Для широкого круга потребителей электроэнергии покупать мощные дизельные электростанции как TEKSAN TJ 303 DW5C с мощностью на выходе 303 кВА или 242 кВт не имеет смысла. Маломощные бензиновые генераторы дорогие, оптимальный вариант сделать своими руками ветровые генераторы или устройство мотор-генератор с самопдпиткой.

Используя эту информацию можно собрать генератор своими руками, на постоянных магнитах или конденсаторах. Такое оборудование очень полезно на загородных домах, в полевых условиях, как аварийный источник питания, когда отсутствует напряжение в промышленных сетях. Полноценный дом с кондиционерами, электрическими плитами и нагревательными бойлерами, мощный мотор циркулярной пилы они не потянут. Временно обеспечить электроэнергией бытовые приборы первой необходимости могут, освещение, холодильник, телевизор и другие, которые не требуют больших мощностей.

Чтобы сделать своими руками ветрогенератор мощностью до 1 кВт, нет необходимости приобретать специальное оборудование. Данную задачу легко решить, имея в наличии асинхронный двигатель . Причем указанной мощности будет вполне достаточно для того, чтобы создать условия для работы отдельных бытовых приборов и подключить уличное освещение в саду на даче.

Если сделать ветряк своими руками , то у вас будет бесплатный источник энергии, которую можно использовать по своему усмотрению. Любой домашний мастер в состоянии изготовить самостоятельно ветрогенератор на основе асинхронного двигателя.

Из чего состоит генератор?

Генераторная установка, которая будет вырабатывать электричество, предусматривает следующие основные элементы:

Принцип работы

Эксплуатация самодельных ветряков осуществляется по аналогии с ветрогенераторными установками , которые применяются в промышленности. Основная цель заключается в выработке переменного напряжения, для чего кинетическая энергия трансформируется в электрическую. Ветер приводит в движение ветроколесо роторного типа, в результате чего получаемая энергия поступает от него к генератору. Причем обычно роль последнего выполняет асинхронный двигатель.

В результате создания генератором тока, последний поступает в аккумулятор, который оснащен модулем и контроллером заряда. Оттуда он направляется в инвертор постоянного напряжения, источником работы которого служит электросеть. В результате удается создать переменное напряжение , характеристики которого подходят для использования в бытовых целях (220 В 50 Гц).

Для трансформации переменного напряжения в постоянное используется контроллер. Именно с его помощью и выполняется зарядка аккумуляторов. В ряде случаев инверторы способны выполнять функции источника бесперебойного питания. Иными словами, в случае проблем с подачей электроэнергии они могут задействовать в качестве источника питания бытовых устройств аккумуляторы либо генераторы.

Материалы и инструменты

Чтобы сделать ветрогенератор, достаточно иметь асинхронный двигатель , который и придется переделывать. В то же время придется запастись рядом материалов:

Характеристики и установка генератора

Генератор имеет следующие характеристики:

Особенности монтажа

Чаще всего установка генератора своими руками выполняется с применением трехлопастного ветроколеса, достигающего в диаметре порядка 2 м. Решение же нарастить число лопастей либо их длину не приводит к улучшению рабочих характеристик. Вне зависимости от выбранного варианта относительно конфигурации, габаритов и формы лопастей, вначале следует выполнить предварительные расчеты.

Во время самостоятельной установки нужно обращать внимание на такой параметр, как состояние почвы участка, где будет размещена опора и растяжки. Мачта устанавливается путем рытья ямы глубиной не более 0,5 м, которую необходимо заполнить бетонным раствором.

Подключение к сети осуществляется в строго определенном порядке : первыми подсоединяют аккумуляторы, а за ними уже следует сам ветрогенератор.

Вращение ветрогенераторной установки может осуществляться в горизонтальной либо вертикальной плоскости. При этом обычно выбор останавливают на вертикальной плоскости, что связано с конструкционным исполнением. В качестве роторов допустимо применять модели Дарье и Савониуса.

В конструкции установки должны использоваться герметизирующие прокладки либо колпак. Благодаря данному решению генератору не навредит влага.

Для размещения мачты и опоры должно быть выбрано открытое место. Подходящей для мачты является высота 15 м. При этом наибольшее распространение получили мачты , чья высота не превышает 5-7 м.

Оптимально, если изготовленный своими руками ветрогенератор выполняет функции резервного источника питания.

Эти установки имеют ограничения по использованию, так как их эксплуатация возможна только в тех регионах, где скорость ветра достигает порядка 7-8 м/с.

Прежде чем приступить к созданию ветряка своими руками, выполняют точные расчеты. В некоторых случаях возникают трудности с обработкой узлов асинхронного двигателя;

Ветряк нельзя создать без электрических модулей, а также проведения серии экспериментов.

Как сделать своими руками асинхронный генератор?

Хотя, всегда можно приобрести готовый асинхронный генератор , можно пойти иным путем и сэкономить, изготовив его своими руками. Сложностей здесь не возникнет. Единственное, что нужно сделать - подготовить необходимые инструменты.

1. Одна из особенностей работы генератора заключается в том, что он должен вращаться с большей скоростью , нежели двигатель. Добиться этого можно следующим путем. После запуска необходимо выяснить скорость вращения двигателя. В решении этой задачи нам поможет тахогенератор или тахометр
2. Определив вышеуказанный параметр, к значению следует прибавить 10%. Если, например, его крутящий момент составляет 1200 об/мин, то для генератора он будет равен 1320 об/мин.
3. Чтобы сделать электрогенератор на основе асинхронного двигателя, потребуется найти подходящую емкость для конденсаторов. Причем следует помнить о том, что все конденсаторы не должны отличаться своими фазами друг от друга.
4. Рекомендуется использовать емкость средних размеров. Если она окажется слишком большой, то это приведет к нагреву асинхронного двигателя.
5. Для сборки следует использовать конденсаторы , которые смогут гарантировать нужную скорость вращения. К их установке нужно отнестись с большой серьезностью. Рекомендуется защитить их, используя специальные изолирующие материалы.

Это все операции, которые должны быть выполнены при обустройстве генератора на основе двигателя. Далее можно переходить к его монтажу. Имейте в виду, что при использовании устройства, оснащенного короткозамкнутым ротором, вы получите ток с высоким напряжением. По этой причине, чтобы добиться значения в 220 В, вам потребуется понижающий трансформатор.

На сегодняшний день становится популярной идея применения альтернативных источников энергии, которые позволяют обеспечивать пользователей электричеством в труднодоступных местах. Стимулом к постройке генераторов стало распространение неодимовых магнитов, которые имеют скромные габариты и вес, но обеспечивают устойчивое и мощное магнитное поле. Для использования силы ветра возможно изготовление ветрогенератора своими руками из подручных материалов.

[ Скрыть ]

Принцип работы ветроустановки

В основе действия ветряного генератора лежит получение электрического тока путем вращения колеса с несколькими лопастями под силой давления ветра. Вращение происходит с невысокими оборотами и передается на шестерни повышающего редуктора. На выходном валу устанавливается генератор, который вырабатывает электроэнергию.

В конструкции имеется контроллер управления, который регулирует параметры генерации и распределения электроэнергии. На маломощных самодельных установках система управления отсутствует.

Виды ветроустановок

Принцип работы устройств различается в зависимости от видов установок, которые бывают:

1. Роторные с вертикальным расположением оси привода и генератора. Плюсом схемы является чувствительность и способность работать при малой скорости ветра.
2. Крыльчатые, которые имеют горизонтальную схему и приводящиеся во вращение колесом с несколькими лопастями (пропеллером). Пропеллер оснащается одной, двумя или несколькими лопастями, которые имеют жесткую или парусную схему. Парусные изделия недорого стоят, но не отличаются долговечностью. На крупных установках возможен поворот лопастей, при помощи которого увеличивается КПД установки.
3. Барабанные, с вертикальным расположением осей рабочих узлов.

На схематическом чертеже представлен образец ветряного крыльчатого генератора, построенный на базе велосипедного генератора (на схеме G1).

Ветряной генератор

Плюсы и минусы

Основными плюсами установок являются:

• экологичность и возможность работы без сжигания топлива;
• применение для работы возобновляемого (фактически — неисчерпаемого) источника энергии;
• простота обслуживания.

К отрицательным чертам относят:

• нестабильные мощностные характеристики, которые зависят от силы ветра;
• необходимость аккумулирования избыточной электроэнергии (характерно для крупногабаритных установок);
• шумность при работе (проблема касается генераторов с большими диаметрами колес);
• высокая стоимость.

Общие принципы работы автономного ветрогенератора изложены в видеоролике от автора Darkhan Dogalakov.

Перед тем как приобретать установку или пытаться ее собрать самостоятельно, следует оценить экономический эффект от ее применения.

Кроме этого, перед установкой ветрогенератора рекомендуется проводить аэрологию места установки.

На карте скорости ветров имеется три зоны, каждой из которых соответствуют свои типы установок:

1. Для зоны ветров со скоростями менее 3 м/с рекомендуется использование устройств с парусными рабочими колесами. Эти установки способны работать при малом ветре и обеспечивать мощность до 2-3 кВт.
2. При ветре до 5 м/с возможно применение фабричных установок или самодельных вертикальных конструкций.
3. В районах со скоростями ветра более 5 м/с оправдано применение любых установок. Все зависит от бюджета и необходимой мощности.

Карта скорости ветров

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.

Как сделать ветрогенератор своими руками

Примером может служить аксиальный генератор со статором без металлического каркаса, использующий в качестве ротора ступицу и тормозной диск от легкового автомобиля:

1. Очистить ступицу и диск от продуктов коррозии и работы тормозных колодок.
2. Окрасить наружную поверхность краской, предохраняющей металл от дальнейшей коррозии.
3. Проверить состояние подшипников, будущий ротор должен легко вращаться, не иметь заеданий и биений.
4. Симметрично установить неодимовые магниты по рабочей поверхности тормозного диска. Для постройки рекомендуется использовать магниты прямоугольной или квадратной формы, поскольку на них обеспечивается лучшее распределение магнитного поля. При установке магнитов следует чередовать полярность и помнить, что для однофазного генератора число магнитов и катушек статора должно совпадать. Если планируется собирать трехфазный агрегат, то число магнитов и катушек должно соответствовать пропорции 2/3 или 4/3.
5. Залить установленные магниты эпоксидной смолой.
6. Для полноценного режима заряда автомобильного аккумулятора генератор с подобным ротором должен развивать не менее 125 об/мин. При этом в обмотке статора будет около 1200 витков проволоки. Исходя из этого значения и количества магнитов, необходимо самостоятельно намотать катушки. Для этого может применяться вспомогательное оборудование, чертежи и схемы которого распространены в сети. Ширина катушек должна соответствовать высоте магнитов и не превышать ее.
7. Установить катушки на шаблон из бумаги или фанеры и залить сверху эпоксидной смолой. Перед заливкой выводятся концевики фаз, с которых будет сниматься напряжение.
8. Изготовить ветроколесо, используя самодельные или покупные лопасти.
9. Собрать генератор и установить на мачту высотой 8-12 м.

Кроме описанной конструкции, встречаются разнообразные типы самодельных установок, некоторые из них будут рассмотрены ниже. Большинство решений базируются на электродвигателях и генераторах и имеют общие конструктивные черты.

Из стиральной машины

Пример создания генератора из двигателя стиральной машинки показан в видеоролике пользователя kim tools.

Пошаговая инструкция:

1. Уменьшить диаметр ротора по высоте магнитов на токарном станке.
2. Прорезать в сердечнике двенадцать пазов с глубиной 5 мм.
3. Изготовить из тонкого стального листа круговой шаблон.
4. Установить в пазы магниты. При этом необходимо помнить о чередовании полярности.
5. Собрать получившийся генератор и провести тестирование. Перед началом проверки потребуется найти два провода от рабочей обмотки, которые подключаются к выпрямителю. Остальные выводы изолируются и убираются внутрь статора.
6. Раскрутить вал генератора до 950-1000 об/мин. При этом режиме отдача устройства должна составлять не менее 200 Вольт.
7. После тестирования на вал генератора устанавливается пропеллер привода и вся конструкция крепится на мачте.

Из асинхронного двигателя

Конструкция устройства имеет мало отличий от генератора на базе мотора стиральной машины и обеспечивает большую мощность.

Первым этапом создания устройства станет переделка двигателя в генератор с напряжением 220 в и доработка конструкции:

1. Проточить на токарном станке сердечник ротора двигателя под последующую установку магнитов. Целью является уменьшение диаметра сердечника на высоту магнитов и клеевого слоя. Иногда встречается установка специальной стальной гильзы, которая напрессовывается на обработанный ротор. Магниты крепятся на поверхность гильзы, выступающей в роли усилителя магнитной индукции.
2. Разметить поверхность обработанного ротора или гильзы на четыре полюса (количество полюсов соответствует конструкции статора), которые должны чередоваться. Магниты нужно расположить наискосок, параллельно пазам. В случае перемотки статора и изменения числа полюсов должна меняться и схема установки неодимовых магнитов. Они размещаются вплотную друг к другу в пределах одного полюса, а между полюсами имеется зазор. Вся конструкция должна быть симметричной и сбалансированной.
3. Установить ротор в статор, проверить зазоры и возможность беспрепятственного вращения. В случае контактирования поверхностей следует провести доработку сердечника путем дополнительной проточки.
4. Закрепить магниты при помощи скотча или эпоксидной смолы. После застывания вещества провести повторную проверку зазора между ротором и статором.
5. Провести пробную прокрутку генератора при помощи дрели и нагрузки, в роли которой выступает лампа накаливания или другой потребитель электроэнергии.
6. После проведения проверки на вал устанавливается приводное колесо (на фото выше парусного типа) и генератор поднимается на мачту.
7. Мачта устанавливается на бетонное основание и дополнительно фиксируется тросовыми растяжками.

Один из образцов генератора на базе двигателя

Из пластиковых бутылок

Генератор такого типа возможно собрать самому в домашних условиях за несколько часов.

Для того чтобы изготовить ветряк, надо пошагово выполнить инструкцию:

1. Отрезать от трубы две части по 500 мм, которые будут использоваться в качестве оси и основания консольного крепления.
2. Отрезать еще два куска по 450-500 мм для консольных опор оси.
3. Сделать заготовку из трубы с длиной 150 мм, которая послужит опорой генератора на консоли.
4. Отступить от концов заготовки вала по 100 мм и разметить точки крепления 8 лопастей, в роли которых будут пластиковые бутылки. Отверстия сверлятся насквозь сверлом 4 мм по спирали со смещением влево на 25 мм и через расстояние по высоте 82 мм.
5. Выполнить второй ряд отверстий со смещением на 90 градусов относительно первого.
6. На расстоянии 100 мм от концов вала выполнить два сквозных отверстия для штифтов фиксации подшипников.
7. Просверлить отверстия по центру пробок с диаметром 4 мм.
8. Установить пробки попарно при помощи винта, гайки и двух шайб, которые ставятся на каждую крышку. Затянуть гайки крепления пробок.
9. Из боковой стороны бутылок вырезать эллиптическую часть (показано на фото). Вырезы рекомендуется делать одинакового размера, используя первую бутылку как шаблон.
10. В каждую крышку ввернуть по лопасти-бутылке, собрав таким образом вертикальное колесо.
11. На подшипники надеть хомуты 6/4″, которые крепятся к консолям.
12. На нижней консоли смонтировать основание для генератора. Точку крепления подобрать экспериментальным путем.
13. Установить имеющийся в наличии генератор в хомут крепления. В приведенном примере используется фонарь с генератором модели SB-6020, оснащенный встроенной аккумуляторной батареей.
14. Соединить вал генератора с колесом при помощи резинового шланга или втулки.
15. Отцентрировать электрогенератор и закрепить опору на консоли.
16. Установить генератор в удобном месте и проверить его в работе.

На фотографиях приведены основные моменты постройки маломощного ветрогенератора.

Заготовка вала с установленными подшипниками Примерный вид выреза в бутылке Установка опор лопастей Установка генератора Вид на ветрогенератор из бутылок сверху Вид на ветрогенератор из бутылок сбоку

Из бензогенератора

В домашних условиях создать ветрогенератор на базе снятого с бензиновой установки генератора не представляется возможным.

Сложность состоит в том, что мощный генератор предназначен для работы на высоких оборотах, которые тяжело обеспечить при помощи ветряного колеса. При низких оборотах ротора не начнет работать цепь самовозбуждения и напряжения на клеммах не будет.

Из электродвигателя

Кроме описанных выше конструкций, можно самостоятельно собрать мощную установку из автомобильного генератора. В схеме применяется преобразователь напряжения на 220 в, что позволяет подключать к сети бытовую технику.

Чтобы построить ветрогенератор своими руками потребуется:

1. Разметить и разрезать бочку на четыре или более сегментов. Кромки нужно обработать напильником и наждачной бумагой для удаления заусенцев. Готовые лопасти вентилятора рекомендуется покрыть краской, которая защитит металл от коррозии. При резке можно не отделять боковины от горизонтальных поверхностей, а поворачивать на необходимый угол.
2. Изготовить из трубы ось. Длина ее должна на 200-250 мм превышать высоту бочки.
3. На верхней кромке трубы установить крестообразную направляющую для лопастей и закрепить при помощи сварки.
4. На расстоянии, равном высоте лопасти, смонтировать симметричную направляющую.
5. Установить между направляющими лопасти, предусмотрев возможность регулировки угла установки. От правильности выбранного угла зависит мощность собираемого агрегата.
6. Собрать мачту из труб большого сечения. Высота мачты рекомендуется не менее 7 метров. Если в радиусе 30 метров имеются постройки, то высоту следует увеличить на несколько метров. При этом следует помнить, что с увеличением высоты мачты возрастают нагрузки на каркас. В идеале нижняя кромка ветряного колеса должна находиться на 1 метр выше расположенных рядом построек.
7. Залить основание мачты бетоном и усилить конструкцию растяжками из троса.
8. Перемотать генератор проводом толщиной 0,55 мм. При этой толщине в каждой обмотке располагается 60-65 витков. На проточенном роторе устанавливаются магниты.
9. Собрать устройство и проверить его работу.
10. Установить генератор на мачту и подключить его к вертикальному колесу.
11. Проверить работу установки в различных режимах.

Обслуживание ветрогенератора и меры безопасности

При использовании ветрогенератора следует учитывать следующие моменты по обслуживанию и безопасности:

1. Мачта с установленным генератором должна иметь заземление. При использовании фабричных изделий повреждение молнией может стать причиной отказа в гарантийном обслуживании.
2. При запуске запрещается использовать генератор в роли двигателя (для ускоренной раскрутки).
3. Не рекомендуется эксплуатация установок при ветре со скоростью более 5 м/с. Это особенно касается заводских изделий.
4. Регулярно (через каждые 400 часов работы) нужно добавлять смазку в подшипники ротора. Через 1200 часов подшипники рекомендуется промывать керосином и набивать новым смазочным веществом.
5. Проводить осмотр и подтяжку контактных групп и крепежей генератора. При искрении коллектора выполнить его шлифовку наждачной бумагой.
6. Устанавливать аккумуляторную батарею на расстоянии не больше 25 метров от мачты. Батарея должна располагаться в контейнере или помещении с температурой от +5ºС. Помещение для батареи должно проветриваться, поскольку при зарядке выделяется взрывоопасный газ.
7. Для разъединения устройств должен применяться щиток с переключателями.