Недавно у меня возникла идея вырабатывать свою электроэнергию для дома. Это не было большой необходимостью, но мой интерес возрос к данной теме когда я прочитал статью про сборку ветряка с мотором от беговой дорожки и ПХВ-труб. Предварительно прикинув по расходам – получалось около 150-200$ на ветряк, который мог бы вырабатывать приблизительно 50-250 Ватт электроэнергии (это выходит значительно дешевле, чем использовать солнечные батареи при той же выходной мощности). И в этой статье я поделюсь с вами моим опытом изготовления ветряка своими руками.
Видео
Перед тем как рассказать об изготовлении, посмотрите видео моего ветряка в действии. На видео показаны различные конфигурации лопастей.
Конфигурация с длинными и тонкими лопастями (наилучшее решение)
Шестилопастная конфигурация (маленькая скорость при старте и большой вращающий момент)
Конфигурация с широкими лопастями (хороший старт, но очень медленно крутится)
Как работает ветряк?
Любой ветряк, независимо от его размеров и предназначения, работает согласно следующим принципам:
-
Дует постоянный ветер.
-
Флюгер (хвост ветряка) поворачивается по ветру.
-
Лопасти, соединенные с генератором (напрямую или через редуктор) под силой ветра заставляют его вращаться.
-
Из-за вращения, генератор вырабатывает электричество.
Звучит не так уж и сложно, не правда ли? Итак перейдем к конкретике.
Инструмент
Для изготовления ветряка не нужен какой-либо специализированный инструмент. Я использовал следующие инструменты:
- ножовка
- дрель и сверла для нее
- рулетку
- разводной ключ
- газовый ключ
- транспортир
- наждачку (разной зернистости)
Необходимые детали
Моей задачей было сделать ветряк с минимально возможными затратами (т.к. я студент и ограничен в финансах). Итак, я взял готовое решение изготовления простого ветряка с интернета и еще больше упростил его. Все необходимые запчасти можно купить на любом строительном рынке или в магазине. Многие, возможно окажутся в вашем гараже или сарае.
Итак, вот что я использовал:
- лист металла 25х35см
- 1/4" х 25 см трубку
- 1/4" фланец
- 20-25мм квадратную трубу L=1м
- диск от пилы (для хаба)
- штифт (для соединения диска с осью мотора)
- два автомобильных хомута
- 8" x 4" ПХВ труба
- 30" x 8" ПХВ труба
- DC-мотор (генератор)
- болты, шайбы, гайки
- саморезы по металлу
- диоды на ток 10-40А (можно и больше)
Достать эти запчасти нет никаких проблем, кроме моторчика. Из интернета, наиболее популярным является вариант использования мотора фирмы «Ametek» от старых магнитофонов. При подборе генератора (мотора) выбирайте те, у которых наибольшее кол-во вольт на оборот. К примеру, моторчик «Ametek», который я использую выдает 30В при 325 об/мин, т.о. он прекрасно подходит для использования его в качестве генератора в ветряке. Также имейте в виду, что нужен моторчик не менее 12В, для инвертора или зарядки аккумулятора. В моей конструкции, при хорошем ветре, обороты легко достигают значений в 300-400 об/мин.
Изготовление лопастей
Самой важной частью ветряка вероятно являются лопасти. Большинство, делают их из дерева или композитных материалов (стеклоткань и эпоксидка). Но я думаю, что реально их сделать из обычной водопроводной ПХВ-трубы (по эффективности они будут ничем не хуже). Перед тем как продолжить, немного теории о лопастях ветряка…
- чем длиннее лопасти, тем легче они крутятся в слабый ветер, но у них будет низкая скорость вращения.
- на концах лопастей вращение будет больше чем у основания, поэтому необходимо рассчитывать отношение скорости вращения лопастей к скорости ветра (TSR) при их изготовлении (например старые ветряные мельницы круглый год вращаются с постоянной скоростью 40 об/мин.)
- мощность, которую можно получить из энергии ветра, равна скорости ветра в третьей степени. Т.е. P=k*v^3, где k-постоянная ветряка, v-скорость ветра.
- согласно закону Беца, только ~59.3% энергии можно получить от ветра. Т.е. в реальности наша формула примет вид: . P=0.593*k*v^3, где k – потери в ветрогенераторе на механические трения и т.п.
- чем выше ветряк установлен над уровнем земли, тем большее мощности можно извлечь из энергии ветра (рекомендуют 6-15 метров, но я установил на высоте 4 метра).
Сами лопасти изготовить из трубы очень легко. Нужно разрезать ПХВ-трубу на 3 секции: две по 150 град. и одна секция 60 град. (Я попытался изобразить это на рисунке очень приблизительно, в моей любимой CAD-программе –MS Paint :) ). Красные линии – это лини реза. Чтобы удобнее было видеть линию реза по всей длине, рекомендую наклеить изоленту, скотч или просто бумагу. Из отрезка трубы 150 град. получатся широкие лопасти, которые будут легко крутиться в слабый ветер, но медленно. Опытным путем вы сами можете подобрать оптимальный угол, исходя из практики, он находится где то между 75-150 град. Для начала вырежьте широкие лопасти, а потом если нужно будет, то подрежьте их сделав более узкими. И запомните: «Семь раз отмерь – один раз отрежь».
После того, как все вырезано, я скруглил края. Если следовать аэродинамике, то нужно скруглить главную кромку и выровнять заднюю, но на практике, при использовании ПХВ-трубы я не увидел никакой разницы. В общем, вы можете сделать лопасти как эти (см. рис.)…
Изготовление узла крепления лопастей (Хаба)
Следующей задачей является изготовления узла крепления лопастей (ступица винта, хаб). Существует много различных способов изготовления. Я рекомендую сделать его из диска для пилы, его легко можно найти и он легко поддается сверлению. При помощи дрели просверлите 3 группы отверстий (по 2 в кадой) со смещением в 120 градусов (здесь вам может понадобиться транспортир). Расстояние в группе между двумя отверстиями – 1 дюйм (см. рис.).
Если в качестве хаба вы тоже планируете использовать диск от пилы, то не забудьте сточить все зубья на нем, иначе если он по какой-либо причине оторвется, то может нанести вред вам и окружающим.
После того, как все просверлено и мы уверены в надежности и безопасности хаба, то можете прикрутить лопасти к нему при помощи болтов и гаек. Обязательно поставьте гроверную шайбу или используйте гайку с уплотнителем.
Изготовление флюгера и шарнира для поворота
Теперь мы должны изготовить поворотную платформу, на которой будет установлен наш генератор. Для этого используем квадратную трубу, кусок ПХВ-трубы, фланец и небольшой лист металла. На рисунке ниже, можно посмотреть примерный набросок, как это будет выглядеть.
В первую очередь из куска железа необходимо вырезать хвост ветряка (флюгер). Форма не сильно важна и служит в основном для придания эстетического вида.
Далее, вдоль квадратной трубы мы делаем пропил (легче это сделать болгаркой). Длина не сильно важна, я рекомендую 20-25 см. Затем вставляем в прорезь наш флюгер и сверлим сквозные отверстия в трубе и листе. Закрепляем болтами.
Также необходимо предусмотреть какой-нибудь чехол для генератора, от непогоды. Для этого мы также используем пластиковую трубу. На рисунке ниже я думаю понятно как это будет выглядеть (боковое отверстие служит для электрических выводов).
Затем все красим и собираем до кучи. Прикрепляем мотор и чехол для него, к трубе хомутами. Снизу трубы, ближе к мотору, устанавливаем фланец и крепим его саморезами.
Изготовление мачты
Любому ветряку необходима мачта (башня). Я изготовил ее из ПХВ-труб и различной фурнитуры для пластиковых труб. Для моей мачты понадобились: 1” ПХВ-труба, муфта для нее, 3 Т-образных отвода.
Мачта проста в изготовлении и получилось что-то похожее на это:
Далее, сажаем всю нашу конструкцию на получившуюся мачту.
Ветряк готов
Осталось только посадить наш хаб с лопастями на вал мотора и наш самодельный ветряк готов!
На рисунке ниже вы можете увидеть экспериментальную конструкцию с шестью лопастями. Она вращается практически в безветрие, но обороты не превышают 100 об/мин.
В батарейном отсеке, питание подается параллельно с солнечными батареями. Я использую 2 аккумулятора. Можно использовать обычные автомобильные аккумуляторы. Не забывайте припаять диоды между аккумуляторами и генератором ветряка, иначе ток от аккумуляторов пойдет в генератор.
В ходе экспериментов выяснилось, что более тонкие лопасти лучше работают при моих ветровых условиях. Поэтому я использовал большие белые лопасти (см. предыдущие фотографии) немного обрезав их. Результат — возросла скорость вращения (см. самое первое видео).
Перевод: Колтыков А.В.
none
Опубликована: 2010 г.
Вознаградить
Комментарии (87)
|
Я собрал (0) |
Подписаться
Для добавления Вашей сборки необходима регистрация
Но есть генераторы переменного тока которые
возбуждаются сами, у них внутри стоит магнит который при вращении приводит его в действие.
Эти генераторы находятся на наших отечественных тракторах, например: Т-40 МТЗ-80 и т.д. Самый мощный
стоит на Т-150 у него 1000 Вт 12в. Но если на него поставить реле зарядки 24В, то он будет их выдавать. Можно попробывать, путем проб и ошибок.
Еще есть генераторы постоянного тока, они работают как генегатор и как двигатель, они стояли на наших первых машинах Москвичах, Волгах тракторах и т д.
Эти генераторы были очень слабые, в зарядке много потребителей к ним не подключишь, но как двигатель они мощные.
Но когда были изобретены генераторы переменного тока с диодным мостом они их тут же вытеснели.
Есть два способа переделки генераторов от автомобилей в нормально функционирующих генераторах выдающих ток без аккумуляторах. 1) Установить и приклеить под язычки каждого из 12 полюсов генератора магниты шайбы или как я собираюсь приклеить магниты от жестких дисков от компов, разрезанные по полам, не разбирая ротор, просто медицинским зажимом туда внутри под язычок примагнитьте и супер клеем капните возле него. Но внимание! Не пытайтесь установить северными и южными полюсами магнитов на динаме, магнитное поле исчезнет, просто потому что два полюса когда соприкасаются через метал, происходит шунтирование, установите только один полюс на всех 12 полюсах генератора, генератор получится однополюсный но зато как идеально он будет работать, никаких залипаний и ветряк не будет стоять как приваренный, выдавая стабильный и гладкий электрический ток, имея при этом небольшое сопротивление при вращения ветряка.
И наконец второй способ переделки генератора: Это искусственное возбуждение: необходим вот такой магнит http://supermagnit.md/ru/catalog?page=shop.product_details&flypage=flypage.tpl&product_id=29&category_id=1 диаметром до 50 mm и шириной до 30 mm, если просверлить в центре него отверстие по диаметру оси генератора, в моем камазовском генераторе 17 mm, и установить в центре ротора вместо медной обмотки, то получим нужные полюса северный и южный которые протекут в разные стороны от неодимого магнита, но внимание если выберите такой способ то главное не переборщить с размером магнита иначе из за сильного залипания ветряк просто встанет.
Магнитофонные смотрел - очень большой разброс вольтажа, нужен именно 12вольт?
Подойдет ли как вариант движок с авто охлаждения радиатора? Он вроде мощный и 12вольт.
Моя задача: зарядка АКБ для инвертора 4-5 кВт.
Сейчас делаю свой ветрогенератор. Мучает вопрос, подойдёт ли низкооборотный генератор от трактора?..
Из досок сделал 8 сегментов изогнул листы и прикрутил шурупами к выгнутой поверхности досок. Потом просверлил отерстия под болты крепления в досках.
Для лопастей можно взять обыкновенную 200 литровую бочку и разрезать ее вдоль на 4 части. Прекрасно работал не один год в Крыму.
Кроме всего, очень просто регулируется угол лопастей. Простым поворотом сегментов от почти 90 гр. до положения когда ротор становится похож на бочку.
Можно поискать на хобби кинге.
Проблема с 7 кВт генератором в том, что к нему еще нужен регулятор напряжения. А он при такой мощности очень дорого стоит.
Или я чего не так понял?
КПД мотора макс 0.8
КПД редуктора 0.8
КПД генератора макс 0.8
итого КПД всей этой конструкции 0.512
А КПД преобразователя 0.8 - 0.9?
Недостаток самый главный - низкий КПД, т.к. при вращении он сам себя тормозит.
Хотя, если очень хочется, то можно и сделать. Думаю вдвоем можно сделать ветряк с 3х метровыми лопастями (6 в диаметре).
Малик, генератор каждый выбирает по своим нуждам и возможностям. Есть различные виды.
У меня стоит трехфазный модельный двигатель-генератор на 5кВат. К ветроколесу подсоединен через редуктор для увеличения оборотов генератора. От генератора идут три провода, так как он трехфазный. Три провода подключаешь к диодному мосту (делаешь сам (довольно простая схема), либо заказываешь на ебэй и через месяц получаешь). От диодного моста идет обычный постоянный ток (+ и -).
Дальше можно подключить вольтметр, чтобы знать сколько вырабатывает напряжения при ветре в настоящий момент ветряк. Дальше на акб, от акб на инвертер. А инвертер дает 220 вольт, как из розетки))
Если ветряк делается для серьезных дел - электроэнергия в дом, то трехфазный генератор подключается не к диодному мосту, а к регулятору напряжения. Его можно сделать самому, но я решил заказать готовый - все становится автоматизировано. Регулятор подключаешь к акб и к инвертеру.
Так же надо остановиться на аккумуляторах в одном свинцовом 100А акб в теории 12в×100а=1200ватт=1.2кватт
В реальности меньше - примерно около 1кв. В зависимости от времени года вы можете потреблять от 200 до 400 кватт в месяц (см.квитанции об оплате за электричество)
200кватт/30дней=6.6 кватт в день.
Чтобы обеспечить такую потребность ветряк должен давать около 7 кватт в сутки в среднем с учетом безветренных дней. Так как ветер дует не каждый день, поэтому надо около 20 акб по 100 ампер часов, чтобы хотя бы 3-4 дня не сидеть без электричества. И это расчет по минимуму, а в зимний период расход умножай на 1.5-2.
Поэтому прежде чем начать делать ветряк, надо определиться с вопросом, а зачем он тебе. Если побаловаться или в поход взять можно купить и готовый за 20-30зеленых, либо взять солнечную панель за 50 зеленых. Для зарядки телефона, планшета хватит. Если для дома, то сначала надо все посчитать так как не во всех местностях он окупится.