Ветрогенератор из вентилятора 220в: Ветряк из напольного вентилятора: через тернии к звездам

Содержание

Ветряк из напольного вентилятора: через тернии к звездам

Идея сконструировать мощный ветрогенератор приходит в голову с той же регулярностью, что и огромные счета за электроэнергию. Побороть в себе соблазн удивить соседей и направить разрушительную силу ветра в мирное бытовое русло бывает непросто. Тем более что множество советов и видеороликов в сети предлагают изготовить мощный ветряк из простых подручных предметов из категории «жалко выбросить». В их числе неработающий китайский вентилятор напольного типа, отнести который на свалку не поднимается рука. Немного усилий, минимум затрат — и в вашем распоряжении окажется небольшое, но эффективное устройство, к которому можно подключить «мелких» потребителей: часы, радио, лампу и т.д.

Какими преимуществами обладают самодельные ветряки из напольных вентиляторов

Любители готовых решений могут возразить: зачем изобретать велосипед, если достаточно зайти на всемирно известную китайскую площадку и заказать готовый комплект для сборки мощного и долговечного ветряка? Однако у противников этого решения есть не менее «железобетонные» аргументы:

Готовое предложение может не соответствовать обещаниям, и вместо мощного устройства вы получите сомнительную по качеству конструкцию, которой можно лишь пугать ворон на даче.
Стоимость хорошего ветряка от надежного производителя исчисляется десятками тысяч, что делает покупку доступной для ограниченного контингента заказчиков.
Со сборкой придется повозиться. А если производитель «забудет» положить в комплект какую-то деталь, придется долго списываться с ним, объяснять проблему и ждать доставки недостающего элемента.
Если в вашем регионе ветреная погода бывает сравнительно редко, ветряк будет бесполезным. Конечно, можно сделать вид перед соседями, что ваш дом перешел на автономное энергоснабжение. Но это будет откровенная ложь, которая однажды откроется и станет поводом для насмешек.

В свою очередь, самостоятельная сборка ветрогенератора из поломанного вентилятора или прочих подручных элементов:

практически не требует затрат;
может быть завершена за выходные;
позволит продемонстрировать близким свое мастерство и смекалку;
будет соответствовать вашим ожиданиям в плане мощности, надежности и исправности;
украсит балкон или приусадебный участок, подняв ваш рейтинг в глазах окружающих.

На фоне столь серьезных преимуществ ограничения по использованию самодельного устройства смотрятся очень бедно. Но о них нужно помнить, планируя заняться сборкой ветрогенератора из вентилятора своими руками:

справиться с работой без навыков владения инструментом и знания основ электромеханики не удастся;
поиск некоторых деталей может занять время;
придется потрудиться, подбирая подходящее место под установку модели;
мощность устройства будет очень скромной, и рассчитывать на отключение от энергосети не придется.

Если перечисленные сложности и проблемы не пугают, можно смело приступать к работе.

Ветрогенератор из вентилятора: изготовление своими руками

Изготовить ветрогенератор, взяв за основу вентилятор, казалось бы, чего проще? Однако на пути такого технического перевоплощения встанут несколько препятствий. Как их преодолеть, для чего может быть применена ветроэлектростанция, изготовленная из вентилятора, и расскажет эта статья.

к содержанию ↑

Сфера применения

Сразу стоит оговориться, рассчитывать, что плодом трудов станет агрегат, которым можно заряжать промышленные аккумуляторы или отапливать здания не стоит. Зарядка мобильного телефона, или работа небольшого осветителя на светодиодах — примерно такие задачи сможет решать ветрогенератор, явившийся, если можно так выразиться, продуктом глубокой переработки вентилятора.

Отчего же внешне такие похожие устройства для перевоплощения друг в друга требуют усилий? Этому есть технические объяснения, которые нелишним будет рассмотреть.

к содержанию ↑

Различия

к содержанию ↑

Особенности конструкции электродвигателей и генераторов

Движение электронов, электрический ток, происходит в проводнике под воздействием изменяющегося внешнего магнитного поля. Аналогично устроены и электрические двигатели, только в обратной последовательности — на движущиеся заряженные частицы в магнитном поле действует сила, которая и заставляет проводник менять свое положение в пространстве, т.

е. приводит к движению ротора.

Как в генераторах, так и в двигателях это самое магнитное поле создается в статоре, или в роторе, в зависимости от модели, постоянными магнитами или электромагнитами (обмотками возбуждения). Если мотор притягивает железные предметы — он на постоянных магнитах. Этот вариант с точки зрения использования его в качестве генератора оптимален, так как не требует никакой модернизации.

«Применение же для получения электроэнергии двигателя с обмотками возбуждения окажется сложнее, ведь придется обеспечить питание этих самых обмоток. А это заметно усложнит конструкцию».

Так на самом деле работает автомобильный генератор. На ротор через «таблетку», щетки и контактные кольца подается 12В. Вместе с ротором вращается созданное им магнитное поле. Оно-то и создает электрический ток в обмотке статора (конечно же, вырабатывается тока больше чем тратится, иначе зачем нужен генератор).

Когда АКБ полностью заряжена, а мощные потребители выключены, ток на ротор почти не подается и генератор вращается вхолостую. А используя автогенератор в качестве ветроэлектростанции, этот ток придется подавать и контролировать его параметры.

Иногда предлагают для такого случая удалять обмотки с ротора и вместо проволоки вклеивать ниодимовые постоянные магниты (в этом случае ток не нужен), но это тема для отдельной статьи.

к содержанию ↑

Особенности геометрии лопастей

Так как конструкция вентилятора отвечает цели — толкать массу воздуха, а лопасти ветрогенератора, наоборот, приводятся в движение течениями воздушных масс, то и геометрия будет незначительно отличаться. Угол атаки кончиков лопастей обоих типов мало различается.

Чем ближе перемещаться к центру — наблюдаются различия.

Винт ветроэлектростанции:

Участок лопасти у центра практически не участвует в выработке энергии, так как движется во много раз медленнее, чем вся лопасть, поэтому его делают с углом атаки равным нулю, чтобы воздушные массы могли спокойно проходить, не создавая заторов в виде завихрений. У неподвижного вентилятора потребности в изменении угла атаки лопасти нет.

Так как в целом геометрия схожа, то пропеллер вентилятора будет работать и как ветрогенератор.

к содержанию ↑

Скорость вращения

Вряд ли хотя бы один вентилятор под воздействием ветра выдаст такие же обороты, как будучи включенным в сеть. Поэтому не стоит надеяться, что ветрогенератор, мощностью 100 Ватт, сделанный из вентилятора 12в, такое же напряжение выдаст и обеспечит работу потребителей в 100 Ватт.

к содержанию ↑

Примеры изготовления

к содержанию ↑

Из детского игрушечного вентилятора на батарейках

Такой ветрогенератор изготовить проще простого. В игрушке используется электромотор чаще всего на 1,5 или 4,5 вольта с независимым возбуждением от постоянных магнитов. Имеется готовый винт. Необходимо достать батарейки, к контактам + и − подсоединить провода, поместить вентилятор в поток воздуха, включить, и можно замерять на контактах характеристики вырабатываемого тока.

Чтобы такой ветрогенератор работал лучше, лопастям винта не помешает добавить мощности, например, накладками, вырезанными из пластиковой трубы в форме лепестков. Ну и придется снабдить агрегат некоторыми другими обязательными для электроветряка элементами.

Вентилятор придется защитить от осадков специальным кожухом и закрепить на подвижной раме. Подвижное крепление рамы к мачте, должно включать в себя контактно-щеточный механизм (без него ток вниз не передашь). Противоположный конец рамы снабжают стабилизатором, его задача — разворачивать ветрогенератор навстречу воздушным потокам.

То, на что можно рассчитывать, если двигатель 4,5В, это 2,5…3В максимум, не хватает даже для зарядки телефона (как правило 5В). Но питание светодиодов, которыми, к примеру, можно обозначить границы въездных ворот, или осветить границы садовой дорожки, такое устройство при достаточном ветре вполне способно обеспечить.

к содержанию ↑

Из вентилятора охладителя процессора (кулера)

Этот вентилятор имеет чаще всего двигатель 12в, как и в предыдущем примере на постоянных магнитах и превращение его в ветрогенератор происходит в таком же порядке.

Отличия состоят в том, что:

лопасти кулера изначально никуда не годятся — пропеллер нужен новый;
вырабатываемого тока при определенной скорости ветра вполне хватает для зарядки андроида или планшета 5в (использования контроллера в этом случае не избежать и как нельзя лучше подойдет обычное автомобильное зарядное устройство).

к содержанию ↑

Из вентилятора охлаждения радиатора двигателя автомобиля

Вариант посложнее, но если предыдущие варианты изначально рассматривались как игрушки, то от этой конструкции может быть вполне осязаемая отдача. Рассматриваемый ветрогенератор может служить, к примеру, для зарядки аккумулятора 12в. Запасенную в АКБ электроэнергию, пропустив через преобразователь 12/220, можно использовать в качестве домашней сети.

В конструкции применяется двигатель от вентилятора 24в. Лопасти укорачивают, оставляя лишь фрагменты, необходимые для крепления новых — вырезанных из трубы ПВХ (использовать для этих целей бутылки ПВХ не получится — из-за малой жесткости их будет попросту загибать ветром).

Вырезаются лопасти примерно по такому шаблону, как на фото.

Количество лопастей может быть любым, чаще всего используются варианты 3, 4 или 6.

Компонуется ветрогенератор по классической схеме (Рис. 3). Напряжение, им вырабатываемое при умеренном 4…7 м/с, будет больше 12в, что позволит заряжать АКБ. В электрическую цепь должен быть добавлен диод, чтобы в случае отсутствия ветра электростанция не превратилась в вентилятор на мачте.

Не помешает и контроллер зарядки АКБ, регулирующий зарядный ток и размыкающий цепь по окончании зарядки. Можно обойтись и без него, но тогда придется постоянно следить за процессом зарядки и регулировать его вручную.

Ветрогенератор своими руками в домашних условиях

С каждым годом люди ведут поиски альтернативных источников. Самодельная электростанция из старого автомобильного генератора будет кстати в отдалённых участках, где нет подключения к общей сети. Она сможет свободно заряжать аккумуляторные батареи, а также обеспечит работу нескольких бытовых приборов и освещения. Куда использовать энергию, что будет вырабатываться решаете вы, а также собрать его своими руками или приобрести у производителей, которых на рынке предостаточно. В этой статье мы поможем вам разобраться со схемой сборки ветрогенератора своими руками из тех материалов которые всегда есть у любого хозяина.

Рассмотрим принцип работы ветро-электростанции. Под быстрым ветровым потоком активируется ротор и винты, после в движение приходит основной вал, вращающий редуктор, а потом происходит генерация. На выходе мы получаем электричество. Следовательно, чем выше скорость вращения механизма, тем больше производительности. Соответственно, при расположении конструкций учитывайте местность, рельеф, знать участки территорий, где большая скорость вихря.

Инструкция сборки из автомобильного генератора

Для этого вам потребуется заранее приготовить всё комплектующие. Самым важным элементом является генератор. Лучше всего брать тракторный или автобусный, он способен выработать намного больше энергии. Но если такой возможности нет, то вероятнее стоит обойтись и более слабыми агрегатами. Для сборки аппарата вам понадобится:
• вольтметр
• реле аккумуляторной зарядки
• сталь для изготовления лопастей
• 12 вольтовый аккумулятор
• коробка для проводов
• 4 болта с гайками и шайбами
• хомуты для крепления

Сборка устройства для дома на 220в

Когда все потребное готово переходите к сборке. Каждый из вариантов может иметь дополнительные детали, но они чётко оговариваются непосредственно в руководстве.
Первым делом соберите ветряное колесо — главный элемент конструкции, ведь именно эта деталь будет преображать энергию ветра в механическую. Лучше всего, чтобы у него было 4 лопасти. Запомните, что чем меньше их количество, тем больше механической вибрации и тем сложней будет его сбалансировать. Делают их из листовой стали или железной бочки. Форму они должны носить не такую, как вы видели в старых мельницах, а напоминающие крыльчатый тип. У них аэродинамическое сопротивление намного ниже, а эффективность выше. После того как вы с помощью болгарки, вырежете ветряк с лопастями диаметром 1.2-1.8 метра, его вместе с ротором требуется прикрепить с осью генератора, просверлив отверстия и соединив болтами.

Сборка электрической схемы

Закрепляем провода и подключаем их непосредственно к аккумулятору и преобразователю напряжения. Требуется использовать все, что в школе на уроках физики вас учили мастерить при сборке электрической схемы. Перед началом разработки подумайте, какие кВт вам нужны. Важно отметить, что без последующей переделки и перемотки статора вовсе не пригодны, рабочие обороты составляют 1,2 тыс-6 тыс. об/м, а этого недостаточно для производства энергии. Именно по этой причине требуется избавится от катушки возбуждения. Чтобы поднять уровень напряжения, перемотайте статор тонким проводом. Как правило, в результате мощность будет при 10 м/с 150-300 ватт. После сборки ротор хорошо будет магнитить, будто к нему подключили питание.

Роторные самодельные ветрогенераторы очень надёжны в работе и экономично выгодны, единственным их несовершенством является страх сильных порывов ветра. Принцип работы имеет простой — вихрь через лопасти заставляет механизм крутиться. В процессе этих интенсивных вращений вырабатывается энергия, необходимого вам напряжения. Такая электростанция – это очень удачный способ обеспечить электричеством небольшой дом, конечно, чтобы выкачивать воду из скважины его мощности будет недостаточно, но посмотреть телевизор или включить свет во всех помещениях с его помощью возможно.

Из домашнего вентилятора

Сам вентилятор может быть в нерабочем состоянии, но из него требуется всего несколько деталей — это стойка и сам винт. Для конструкции понадобиться небольшой шаговый двигатель спаянный диодным мостиком для того, чтобы он выдавал постоянное напряжение, бутылочка от шампуня, пластиковая водопроводная трубка длиной примерно 50 см, заглушка для неё и крышка от пластикового ведра.

На станке делают втулку и фиксируют в разъёме от крыльев разобранного вентилятора. В эту втулку будет крепиться генератор. После закрепления, нужно заняться изготовлением корпуса. Срезают с помощью станка или в ручном режиме дно от бутылки шампуня. Во время отрезания, требуется также оставить отверстие на 10, чтобы в него вставить ось, выточенную из алюминиевого прута. Прикрепляют её с помощью болта и гайки к бутылочке. После того как была выполнена припайка всех проводов, в корпусе бутылочки проделывают ещё одно отверстие для вывода этих самых проводов.

Протягиваем их и закрепляем в бутылочке сверху на генераторе. По форме они должны совпадать и корпус бутылки должен надёжно скрывать все его части.

Хвостовик для нашего устройства

Чтобы в будущем он улавливал потоки ветра с разных сторон, соберите хвостовик, использовав заранее подготовленную трубку. Хвостовая часть будет крепиться с помощью откручиваемой крышки от шампуня. В ней тоже делают отверстие и, предварительно надев на один конец трубки заглушку, протягивают её и закрепляют к основному корпусу бутылочки. С другой стороны, трубку пропиливают ножовкой и вырезают ножницами из крышки пластикового ведра крыло хвостовика, оно должно иметь круглую форму. Все что вам нужно, это попросту обрезать края ведра, которыми оно прикреплялось к основной ёмкости.

На заднюю панель подставки прикрепляем USB выход и складываем все полученные детали в одну. Крепить радио или подзаряжать телефон можно будет через этот вмонтированный USB порт. Конечно, сильной мощностью он от бытового вентилятора не обладает, но все же освещение одной лампочки может обеспечить.

Ветрогенератор своими руками из шагового двигателя

Устройство из шагового двигателя даже при небольшой скорости вращения вырабатывает около 3 Вт. Напряжение может подниматься выше 12 В, а это позволяет заряжать небольшой аккумулятор. В качестве генератора можно вставить шаговый двигатель от принтера. В таком режиме у шагового двигателя вырабатывается переменный ток, а его без труда преобразовать в постоянный, используя несколько диодных мостов и конденсаторы. Схему вы можете собрать собственноручно. Стабилизатор устанавливают за мостами, в следствии получим постоянное выходное напряжение. Чтобы контролировать зрительно напряжение, можно установить светодиод. С целью уменьшения потери 220 В, для его выпрямления, применяются диоды Шоттки.

Лопасти будут из трубы ПВХ. Заготовку рисуют на трубе, а затем вырезают отрезным диском. Размах винта должен составлять около 50 см, а ширина — 10 см. Нужно выточить втулку с фланцем под размер вала ШД. Она насаживается на вал двигателя и крепится с помощью винтов, непосредственно к фланцам будут крепиться пластиковые “винты”. Также проведите балансировку – от концов крыльев отрезаются кусочки пластика, угол наклона изменить посредством нагрева и изгиба. В само устройство вставляют кусок трубы, к которому его тоже прикрепляют болтами. Что касается электрической платы, то её лучше разместить внизу, а к ней вывести питание. С шагового двигателя выходят до 6 проводов, которые соответствуют двум катушкам. Для них потребуются токосъёмные кольца для передачи электроэнергии от подвижной части. Соединив все детали между собой переходим к тестированию конструкции, которая будет начинать обороты при 1 м/с.

Ветряк из мотор-колесо и магнитов

Не каждый знает, что ветрогенератор из мотор-колеса можно собрать своими руками за короткое время, главное заранее запастись нужными материалами. Для него лучше всего подходит ротор Савониуса, его можно приобрести готовый или же самостоятельно. Он состоит из двух полуцилиндрических лопастей и перекрытия, из которых и получаются оси вращения ротора. Материал для их изделия выбирайте самостоятельно: дерево, стеклоткань или пвх-трубу, что является самым простым и оптимальным вариантом. Изготовляем место соединения деталей, на котором нужно проделать отверстия для крепления в соответствии с количеством лопастей. Потребуется стальной поворотный механизм, чтобы устройство могло выдерживать любую погоду.

Из ферритовых магнитов

Ветрогенератор на магнитах будет сложно освоить малоопытным мастерам, но все же можно попробовать. Итак, должны быть четыре полюса, в каждом будет находиться по два ферритовых магнита. Покрывать их будут накладки из металла толщиной чуть меньше миллиметра для распределения более равномерного потока. Основных катушек должно быть 6 штук, перемотаны толстым проводом и должны находиться через каждый магнит, занимая пространство, соответствующее длине поля. Крепление схем обмотки может быть на ступице от болгарки, в середину которой установлен заранее выточенный болт.

Регулируется поток подачи энергии высотой закрепления статора над ротором, чем он выше, тем меньше залипаний, соответственно мощность понижается. Для ветряка нужно сварить опору-стойку, а на диске статора закрепить 4 больших лопасти, которые вы можете вырезать из старой металлической бочки или крышки от пластикового ведра. При средней скорости вращения выдаёт примерно до 20 ватт.

Конструкция ветряка на неодимовых магнитах

Если вы хотите узнать о создании, нужно сделать основой ступицу автомобиля с дисками тормоза, такой выбор вполне оправдан, ведь она мощная, надёжная и хорошо сбалансированная. После того как вы отчистите ступицу от краски и грязи, переходите к расстановке неодимовых магнитов. Их потребуется по 20 штук на диске, размер должен составлять 25х8 миллиметров.

Магниты нужно размещать, учитывая чередование полюсов, перед склейкой лучше создать бумажный шаблон либо прочертить линии, делящие диск на сектора, чтобы не перепутать полюса. Очень важно, чтобы они, стоящие друг напротив друга, были с разными полюсами, то есть притягивались. Клеят их супер-клеем. Поднимите бордюрчики по краям дисков, и в центре намотайте скотч или залепите пластилином для недопущения растекания. Чтобы изделие работало с максимальной отдачей, катушки статора следует рассчитать правильно. Увеличение количества полюсов приводит к росту частоты тока в катушках, благодаря этому, устройство даже при низкой частоте оборота даёт большую мощность. Намотка катушек осуществляется более толстыми проводами, с целью снижения сопротивления в них.

Когда основная часть готова, изготовляют лопасти, как в предыдущем случае и закрепляют их к мачте, что может быть изготовлена из обыкновенной пластиковой трубы с диаметром— 160 мм. В конце концов наш генератор, работающий на принципе магнитной левитации, с диаметром в полтора метра и шестью крыльями, в 8м/с, способен обеспечить до 300 Вт.

Цена разочарования или дорогой флюгер

Сегодня существует множество вариантов как сделать устройство для преобразования энергии ветра, каждый способ по-своему эффективен. Если вы ознакомлены с методикой изготовления оборудования вырабатывающего энергию, то будет неважно на базе чего его делать, главное, чтобы он отвечал задуманной схеме, и на выходе давал хорошую мощность.

Видео мастер класс “Ветрогенератор своими руками”

Генератор своими руками на 220 вольт. Теперь отключения света не страшны / Хабр

Я покажу как собрать простой, но достаточно мощный, генератор на 220 вольт.

Потребуется:

— коллекторный мотор, можно другой на 12 вольт

— насадка на ось мотора — патрон от дрели

— бесперебойник UPS или инвертор с 12 на 220

— диод на 10 ампер: Д214, Д242, Д215, Д232, КД203 и т. д.

— провода

— велосипед

— и желательно аккумулятор на 12 вольт

Сборка:

— закрепляем велосипед так, что бы заднее колесо крутилось свободно, вывешиваем его

— прикручиваем патрон на ось мотора

— крепим мотор так, что бы патрон плотно прижимался к колесу, можно подтянуть его пружиной

— подключаем мотор к аккумулятору: минусовой провод мотора к минусу аккумулятора, плюсовой провод мотора к аноду диода, катод диода к плюсу аккумулятора

— аккумулятор соединяем с бесперебойником или с инвертором

Всё! К бесперебойнику можно подключать потребители на 220 вольт и пользоваться электричеством! Как только аккумулятор разрядится, достаточно будет покрутить педали и примерно через час аккумулятор зарядится.

Где взять детали?

— мотор можно купить в автомобильном магазине: мотор вентилятора охлаждения. Стоит не дорого. А если хочешь почти даром, тогда его можно скрутить на пункте приёма металла, из старого авто.

— бесперебойник от персонального ПК, можно старый с негожим внутренним аккумулятором. Или инвертор 12 — 220, продаётся в автомобильных магазинах.

— диод на 10 ампер, например: Д305, Д214, Д242, Д243, Д245, Д215, Д232,

Д246, Д203, Д233, КД210, КД203 и т. д. Продаётся в магазинах радио запчастей. Или можно его выкрутить из старой техники.

Мой опыт:

Несколько месяцев я пользовался этим генератором и он показал довольно не плохие результаты! Зарядный ток аккумулятора был примерно 10 ампер и зависел от того как крутить педали. Если крутить не спеша, получалось 5 ампер, если крутить максимально быстро, то 20 ампер. Средняя мощность генератора — 120 ватт. В основном пользовался потребителями малой мощности:

— 3 Вт — зарядка телефона
— 5 Вт — радио приёмник
— 7 Вт — зарядка и пользование планшетом
— 10 Вт — зарядное фотоаппарата, фонарика и видеокамеры
— 12 Вт — энергосберегающая лампочка
— 30 Вт — музыкальный центр
— 40 Вт — ноутбук
— 70 Вт — телевизор (включал редко)

Мне хватало заряда почти на день, после чего я в течении часа крутил педали и вновь можно было пользоваться электричеством.

Если кто знает другие методы добычи электричества в домашних условиях делитесь в комментариях.

Ветрогенераторы могут быть ближе к людям и безопасны для птиц

текст: Константин Куцылло

Ветряные электростанции считаются едва ли не самым экологически безопасным способом производства энергии. Они не требуют органического топлива и не производят вредных выбросов. Однако вред от них все-таки есть. Ветряки убивают птиц и летучих мышей. Другая проблема — вибрация и инфразвук. Инфразвук вреден для человека. Кроме того, он разгоняет землеройных грызунов — полевых мышей, кротов, ежей, — а это приводит к размножению вредителей.

Если вибрация еще может быть минимизирована за счет балансировки, то инфразвук неизбежен при работе наиболее распространенного трехлопастного ветрогенератора — он возникает при срыве вихрей с лопастей, и пока нет способа от него избавиться.

При разрушении ветроустановки разлет обломков доходит до сотен метров. Поэтому в Европе, например, действует ограничение в 300 метров от мачты генератора до ближайшего жилья, а интервал между установками должен быть не менее 10 диаметров ветроколеса — чтобы избежать эффекта домино.

Однако все эти ограничения в полной мере относятся только к ветроустановкам мельничного типа, доля которых в мире сегодня около 95%. Основные проблемы ветроэнергетики могут быть разрешены, если применять турбину самолетного типа, разработанную в российской компании Optiflame Solutions, получившей благодаря своим исследованиям грант инновационного фонда “Сколково”.

Действующий прототип защищенного жесткой оболочкой турбинного ветрогенератора прошел испытания в аэродинамической трубе

— Рынок классических трехлопастных ветрогенераторов — давно отработанная технология, как у двигателей внутреннего сгорания, — говорит Владимир Канин, директор по развитию компании. — Рынок поделен, и изобретать что-то новое как бы неудобно. Мировые производители давно устоялись, никто им на пятки не наступает, они так и продолжают производство уже 65-метровых монстров. Но производимые сейчас ветряки имеют серьезные ограничения — по минимальному расстоянию до жилых зон, по низкочастотным колебаниям, электромагнитным излучениям и по тем проблемам, которые они создают для птиц и летучих мышей. Если поставить ветряк на пути миграции птиц, то это, конечно же, будет мясорубка. Птица не воспринимает лопастной ветряк как опасность. Она воспринимает лопасти как отдельные палки, между которыми можно пролететь.

— Но первый вопрос, который возникает — почему нет ветрогенератора там, где он нужен? На крышах домов, в частных поселках — там, где есть потребитель. И наш вопрос был ровно в этом — как приблизить ветряк к потребителю. При этом решить надо ровно три задачи: низкие частоты, защита от разрушения, защита от механической опасности для птиц и, само собой, для людей.

Для ветроэлектростанции требуется не только ветрогенератор, но и инфраструктура. Это аккумуляторы и электрооборудование для преобразования тока в промышленный стандарт 220 вольт — 50 герц. Это передающие провода, отчуждаемые под ветряки земли, нередко необходимость включить систему в существующую электросеть. Ветроустановки нуждаются в охране (чтобы, как заметил Канин, пионеры их на металлолом не утащили). Все это удорожает ветрогенераторную станцию, и ее стоимость будет тем выше, чем дальше она от жилья.

— Бизнес-задача была поставлена так, — продолжает Канин, — две альтернативные научные команды должны были подтвердить или опровергнуть жизнеспособность идеи. То есть представить черновые расчеты ветродвигателя — пускай даже в ущерб КПД, с производительностью на 10% ниже, чем у аналогов, но который бы решил главные проблемы ветрогенераторов.

Помимо технических параметров, у установки должны быть определенные потребительские свойства. Одно из главных — размер. Понятно, что на крыше девятиэтажки нельзя ставить ветряк с лопастями в 40 метров. Другое важное свойство — установочная мощность. Потом идут такие параметры, как минимальная скорость ветра, при которой ветряк начинает работать, и максимальная, при которой он еще работает, а также показатель шумности, который должен соответствовать санитарным нормам.

— Конечно же, ветрогенератор, который крутится под ветром в 2 метра в секунду, будет вырабатывать предельно малую энергию, — говорит Канин. — Но если речь идет о зарядке аккумулятора, то какая нам разница — несколько ватт лучше, чем ноль. А гигантские промышленные ветряки ветер даже в 4-5 метров не может столкнуть, их приходится раскручивать специальным мотором.

За два года с начала работы над бизнес-идеей в 2008 году командой разработчиков Optiflame Solutions под руководством научного руководителя проекта, кандидата физико-математических наук Сергея Дудникова и научного руководителя по аэродинамике, профессора Санкт-Петербургского политехнического университета Рудольфа Измайлова, был создан и испытан в аэродинамической трубе действующий прототип ветрогенератора в жесткой оболочке, диаметром полметра. Ветрогенератор представляет собой турбину самолетного типа. Успешные испытания прототипа позволили создать модель ветрогенератора диаметром 2 метра с установочной мощностью в 1 киловатт, при максимальной в 2 киловатта. Ведется проектирование ветротурбины диаметром в 6,4 метра, номинальной мощностью 5 киловатт и максимальной — 10. В планах создание генератора диаметром 20 метров с мощностью от 50 до 100 киловатт.

Конструкция состоит из ротора с 32 лопатками, заключенными в обечайку — жесткий корпус, который и стал исполнителем главного требования по безопасности в случае разрушения лопастей. В передней части ротор закрыт направляющим аппаратом, который состоит из лобового обтекателя и таких же лопаток, как в роторе, но неподвижно закрепленных. Направляющий аппарат формирует воздушную струю в турбине и в то же время служит защитной решеткой — “радиатором” — для вращающихся лопастей.

— Благодаря особой конструкции направляющего аппарата, — говорит Канин, — нам удалось не только не потерять коэффициент полезного действия ветрогенератора по сравнению с классическим трехлопастным аналогом, но и существенно повысить его. А так как у нас 32 лопатки в роторе, то, соответственно, стоит 32 защитных лопатки в “радиаторе” — нельзя сказать, что туда совсем не просунешь руку, но от случайного попадания защищает, и кошка точно не пролезет. И та защита, которая будет работать от птиц и кошек — она справедлива и от детей, электромонтеров или домохозяек, которые надумают побаловаться на крыше с вентилятором.

— Насколько отличается наш КПД от классического, точно можно будет сказать в конце лета, когда мы испытаем двухметровую модель. Пока, по результатам испытания полуметровой модели, мы считаем, что КПД будет выше на 20-30%, — подтвердил слова коллеги Сергей Дудников. — Но главным мы считаем все же не КПД, а безопасность нашего ветряка. Если он “пойдет вразнос”, то колесо ротора просто заклинит в обечайке, и ничего никуда не вылетит. С фасада он также безопасен из-за неподвижного направляющего аппарата.

Благодаря повышению скорости вращения турбинного ветрогенератора удалось решить проблему низкочастотных колебаний. По словам Владимира Канина, особый упор делался на то, чтобы вывести весь производимый ротором шум в слышимую область звукового спектра. Показатель шумности удалось ограничить на уровне в 35 децибел при скорости ветра 10 метров в секунду, что укладывается в нормы. Для жилых помещений ночью это 30 децибел, днем — 40. Предел уровня шума для офисных помещений, по европейским стандартам — 55 децибел.

— При повышении скорости вращения, при сильном ветре, растет тон звука, но не его мощность, — заверил Канин.

Вес установок будет небольшой, поскольку лопасти выполнены из пластика, а не металла. Для двухметровой турбины — 90-95 килограммов, пятикиловаттная турбина диаметром в 6,4 метра должна весить не более 200 килограммов.

За лето компания планирует построить опытную партию киловаттных генераторов, 5-10 штук, и отправить их на рабочие испытания. После испытаний и возможных доработок будет решаться вопрос о запуске в серийное производство.

— Если, скажем, производитель в Германии или любой другой стране скажет нам, что он готов делать и продавать 1000 штук в год, то мы поставим сборочную линию там, — сказал Канин.

Более мощная модель турбины, на 5 киловатт, планируется к производству опытной партией в следующем году. Это именно тот ветрогенератор, который может стать базовым для отдельного частного дома или фермерского хозяйства.

— Если говорить о России, то для частного дома мы бы рекомендовали нашу модель 5000 — это пять киловатт установочной мощности при 10 метрах в секунду, — говорит Канин. — У нас в России энергопотребление если не на порядок, то на полпорядка выше, чем энергопотребление в Азии, и на порядок больше, чем в Африке. По нашим расчетам, этих 5 киловатт будет достаточно для семьи среднего уровня энергопотребления — освещение, холодильник, компьютер, отопление. Если дом стоит в ветреном районе, на вершине холма, например, то мачта даже не нужна — турбину можно поставить на крышу. Если же ветер во дворе маленький, то мачта понадобится — 20 или 30 метров.

Стандартной оценкой стоимости ветрогенератора является цена за киловатт установочной мощности. Для малых ветряков в Европе считается хорошей цена в 2500-3000 евро, если 2300 — совсем замечательно. Поскольку конкуренция на рынке ветрогенераторов непрерывно растет, то и цена стремится вниз — хотя и не быстро, спрос достаточно большой. В прошлом году в США было установлено порядка 40 тысяч малых установок (до ста киловатт), в Китае — 40 тысяч, в Германии — 15-20 тысяч.

— Мы способны поставить цену ниже нижней планки, — считает Владимир Канин. — За пятикиловаттный ветряк мы прогнозируем цену в районе 10 тысяч долларов.

— В мире впустую простаивают десятки миллионов высоких крыш. Обычные ветряки туда ставить нельзя. А наш — можно! И мы это скоро начнем доказывать на практике, — резюмировал Сергей Дудников.

220 Вольт из автомобильного генератора

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

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

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

О самодельных ветряках для дома

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

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

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

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.

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.

Если прибор дополнить редуктором, вес общего модуля увеличится вдвое. А это важный параметр для конструкции ветряка. Вес всегда стремятся уменьшить.

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.

Приготовленные 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.).

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.

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).

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.

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.

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.

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.

Инструкция сборки из автомобильного генератора