Как сделать ветряное колесо

Ветряк из старого гироскутера и водопроводной трубы

Мотор-колесо и другие детали от старого гироскутера станут оптимальной основой для изготовления ветрогенератора. В качестве хвоста используются фанера, а лопасти вырезаются из ПВХ трубы. Такой ветряк способен вырабатывать мощность до 150 Вт при скорости ветра 5-7 м/с.

Материалы и инструменты:

• гироскутер с рабочим мотор-колесом;
• 6-дюймовая труба ПВХ;
• оцинкованная труба диаметром 3 дюйма;
• 5-миллиметровые круглые металлические пластины;
• дюймовые металлические полосы;
• фанера;
• болты и гайки;
• ручная дрель;
• выпрямитель;
• углошлифовальная машина;
• лобзик;
• плоскогубцы;
• паяльник.

Процесс изготовления

Сначала необходимо разобрать гироскутер, выкрутить все болты и вытащить мотор из корпуса с помощью плоскогубцев. Потребуется приложить значительное усилие, конструкция закреплена довольно сильно.

Далее, изготавливаем переходник-держатель. Из пластины выкраиваем 2 круга и нарезаем 5 полос. В заготовке просверливаем отверстия, как показано на рисунке.

Отверстия нужны для крепления частей между собой и установки лопастей.

Монтируем мотор.

Переходником между хвостом и вертушкой станет еще одна пластина. На ней также высверливаем отверстия для закрепления хвоста, лопастной части и поворотного механизма.

В качестве поворотного механизма используем еще одну деталь гироскутера – шарнирную часть. Для этого разрезаем корпус и демонтируем шатун.

Для крепления поворотного механизма и основной конструкции ветряка используем 2 металлические пластины. Одну из пластин привариваем к монтажному столбу на крыше. Вторая пластина устанавливается на шатуне.

Собираем полученные части.

Монтируем основу конструкции.

Выпиливаем хвост из фанеры и закрепляем его на переходнике при помощи 2 металлических пластин.

Берем ПВХ-трубу и вырезаем лобзиком 5 лопастей. Каждое крыло выпиливается с расширением. В нашем случае самая узкая часть имеет ширину 5 см, а широкая – 12,5 см, длина чуть больше метра.

Трехфазный мотор-колесо генерирует трехфазный переменный ток. Для преобразования переменного тока в постоянный подсоединяем к движку выпрямитель, который построен по указанной схеме.

Проводим монтаж ветрогенератора на крыше. В качестве опоры используем оцинкованную трубу с металлической пластиной наверху. Для крепления нижней части берем металлические кронштейны.

Устанавливаем ветрогенератор на опоре и подсоединяем к батарее на 12В. Заряд к АКБ поступает при вращении ветряка.

Как сделать ветрогенератор из мотор-колеса гироборда

Чаще всего делают ветрогенераторы с горизонтальным расположением оси, который работает только при наличии хвостовой лопасти, поворачивающей винт по ветру. Однако есть альтернативная конструкция с вертикальной осью, способная мгновенно воспринимать ветер с любого направления, обеспечивая тем самым стабильные обороты. Сделать такую установку для получения бесплатного электричества можно на базе мотор-колеса от гироборда.

Материалы:

• Мотор-колесо от гироборда;
• листовая сталь;
• болванка для токарных работ 30-40 мм;
• тонкая профильная труба;
• стальная полоса 20-30 мм;
• винты, гайки;
• пластиковая труба 110 мм.

Ветрогенераторы любых размеров на АлиЭкспресс со скидкой — http://alii.pub/6009nj

Процесс изготовления ветрогенератора

Генерирующим электричество устройством в предлагаемой системе будет использоваться мотор-колесо от гироборда. Его нужно разобрать, чтобы снять шину.

Затем требуется вырезать из листовой стали диск, на который будут крепиться лопасти генератора.

Он просверливается под установку 6 кронштейнов, и ось мотор-колеса.

После этого крышка двигателя прикручивается к диску.

Мотор собираться обратно уже с прикрученным к крышке диском.

Затем нужно заняться креплением к вехе. Для этого требуется выточить втулку, и просверлить ее как в примере. Она будет зажиматься болтом сбоку на оси двигателя.

Снизу же к ней прикручивается небольшой диск, который и будет крепиться на вехе.

Из профильной трубы нарезается 6 заготовок для крепления лопастей.

Их нужно просверлить с краю, чтобы прикручивать к диску на крышке двигателя.

Также заготавливается 4 отрезка полосы. Они нужны, чтобы устанавливаться под прямым углом на конце труб лопасти.

Далее делаются лопасти из половинок пластиковой трубы. Ее нужно просто разрезать вдоль.

Затем генератор собирается. На вал мотора зажимается втулка, и к ней прикручивается меньший диск. После этого генератор устанавливается на веху.

Далее к нему прикручиваются трубки и кронштейны с полосы. Уже на них устанавливаются лопасти.

Такая конструкция не требует направляющего по ветру хвоста. Часть лопастей всегда повернута к ветру, поэтому генератор будет вращаться, с какой стороны тот не подует. Эта конструкция дает стабильные обороты, но вращается сравнительно медленно против классической крыльчатки, но и этого достаточно, чтобы вырабатывать электроэнергию. Остается только подключить к генератору контроллер и аккумулятор.

Мини ветроэлектростанция своими руками из велосипедного велогенератора.

Из велосипедного велогенератора (фото. 1), можно изготовить небольшую ветроэлектростанцию.

Фото. 1 Велогенератор.

Для этого необходимо изготовить ветряное колесо, закрепить его на валу генератора и поднять собранный агрегат на высоту (рис. 1). Для безотказной работы генератора необходимо на шейку корпуса насадить упорный подшипник №8100.

Подшипник насаживается таким образом, чтобы наружное кольцо село на шейку корпуса, а внутреннее кольцо вращалось с валом генератора.

Для поджима кольца подшипника делается бронзовая насадка согласно рис.2 и жестко закрепляется на валу генератора.

Ветряное колесо состоит из 6 тяг с лопастями. На концах тяг, не прикрепленных к лопастям, делают отверстия 06,1мм, которые необходимы для крепления тяг с лопастями на насадке.

Для изготовления деталей ветряного колеса лучше использовать пластины из дюралюминия толщиной до 2 мм, можно также использовать стальные полосы или фанерные пластины соответствующего размера.

Сборка деталей колеса производится винтами и гайками МЗ. После сборки колеса следует лопасти повернуть на 45°. Для этого, зажав тягу около лопасти плоскогубцами, поворачивают ее на требуемый угол. Все лопасти необходимо поворачивать в одну сторону. После этого ветряное колесо надевают на шпиндель насадки и привинчивают

Рис. 1. Устройство стационарной ветростанции

Рис.2. Чертеж насадки для крепления лопастей ветряного колеса фрикционным шкивом велогенератора.

Ветростанцию можно укрепить на шесте с помощью небольшой консоли с ориентацией на ветер.

Ветрогенератор желательно дополнить флюгером и укрепить всю конструкцию на упорном подшипнике. Это позволит не зависеть от капризов ветра, получать электроэнергию при различном направлении ветра, не поворачивая ветрогенератор вручную.

Зарядку шести аккумуляторов типа Д-0,2 можно осуществить, собрав устройство по схеме согласно рис. 3.

Рис. 3 Схема подключения мини ветроэлектростанции.

Диоды в схеме могут быть типа КД509,КД510, КД522, можно также использовать диоды более ранних типов Д7А. Д7Ж,Д206. Д211 или очень старых типов ДГЦ27 с любым индексом. Конденсатор G1 может быть емкостью 90. 100мкФ, например, типа К50-6.

Продолжительность зарядки аккумуляторов зависит от величины напряжения, поступающего от велогенератора, что в свою очередь зависит от силы ветра. В схему включен вольтметр со шкалой на 10 В.

Как сделать ветрогенератор своими руками

Ветер – это бесплатная энергия! Так давайте же её использовать в личных целях. Если создание ВЭС в промышленных масштабах это очень дорого, потому что кроме генератора нужно провести ряд исследований и расчётов, государство не берет на себя такие расходы, а инвесторам в странах бывшего СССР – это, почему-то не вызывает особого интереса. То в частном порядке можно сделать мини-ветряк для собственных нужд. Стоит понимать, что проект перевода вашего дома на альтернативную энергию очень дорогое занятие.

Как уже было сказано: нужно произвести длительные наблюдения и расчёты, чтобы подобрать оптимальное соотношение размеров ветряного колеса и генератора, подходящее к вашему климату, розе ветров и среднегодовой скорости ветра.

Эффективность ветроэлектрической установки в пределах одного региона может отличаться в разы, это связано с тем, что движение ветра зависит не только от климатического пояса, но и от рельефа местности.

Однако вы можете узнать, что такое ветроэнергетика с минимальными затратами собрав бюджетную установку для питания маломощной нагрузки, типа смартфона, лампочек или радиоприёмника. При должном подходе вы можете обеспечить электроэнергией небольшой дом или дачный участок.

Давайте рассмотрим каким образом можно сделать простейшую ветроэлектрическую установку своими руками.

Содержание статьи

• Маломощные ветряки из подручных средств
• Немного теории
• Увеличиваем мощность генератора из компьютерного кулера
• Шаговые двигатели в роли ветрогенератора
• Доработка самодельного ветряка
• Ветрогенератор из автомобильного генератора
• Полезные советы
• Каким должно быть ветроколесо для самодельной ВЭУ?
• Выводы

Маломощные ветряки из подручных средств

Компьютерный кулер представляет собой бесколлектроный двигатель, который в своем первоначальном виде не представляет практической ценности.

Его нужно перемотать, так как в оригинале обмотки соединены неподходящим образом. Мотать катушки поочередно:

1. По часовой стрелке;
2. Против часовой стрелки;
3. По часовой стрелке;
4. Против часовой стрелки.

Соединять соседние катушки нужно последовательно, а еще лучше мотать одним куском провода переходя от одного паза к другому. Толщину провода в этом случае подбирать произвольно, лучше будет если вы намотаете как можно больше витков, а это возможно при использовании наименее тонким проводом.

Выходное напряжение с такого генератора будет переменным, а его величина будет зависеть от оборотов (скорости ветра), установите диодный мост из диодов Шоттки, чтобы выпрямить его до постоянного, обычные диоды подойдут, но будет хуже, т.к. на них упадёт напряжение от 1 до 2-х вольт.

Лирическое отступление, немного теории

Запомните величина ЭДС равняется:

где L – длина проводника помещенного в магнитное поле; V – скорость вращения магнитного поля;

При модернизации генератора вы можете влиять только на длину проводника, то есть на количество витков каждой из катушек. Количество витков – определяет выходное напряжение, а толщина провода – максимальную токовую нагрузку.

На практике влиять на скорость ветра нельзя. Однако из этой ситуации тоже есть выход, можно, узнав типовую скорость ветра для вашей местности спроектировать подходящий по оборотам винт для ветроэлектрической установки, а также редуктор или ременную передачу, для обеспечения достаточных оборотов для генерации нужного по величине напряжения.

ВАЖНО: Быстрее не значит лучше. При слишком большой скорости вращения ветрогенератора сократиться его ресурс, ухудшаться смазочные свойства втулок или подшипников ротора, и он заклинит, а быстрее всего произойдет пробой изоляции обмоток в генераторе.

Генератор состоит из:

Промышленные конструкции ветрогенераторов:

Увеличиваем мощность генератора из компьютерного кулера

Во-первых, чем больше лопастей и диаметр колеса – тем лучше, поэтому присмотритесь к 120-мм кулерам.

Во-вторых, мы уже сказали, что напряжение зависит и от магнитного поля, дело в том, что промышленные генераторы высокой мощности имеют обмотки возбуждения, а низкой мощности – сильные магниты. В кулере магниты крайне слабые и не позволяют добиться хороших результатов от генератора, да и зазор между ротором и статором весьма велик – порядка 1 мм, и это при и без того слабых магнитах.

Решение этой проблемы кардинально изменить конструкцию генератора. Вернее, от кулера потребуется только крыльчатка, в качестве самого генератора применим моторчик от принтера или любой другой бытовой техники. Наиболее часто встречаются щеточные двигатели с возбуждением от постоянных магнитов.

В результате это будет выглядеть так.

Мощности подобного генератора хватит, чтобы запитать светодиоды, радиоприемник. Для подзарядки телефона его не хватит, телефон будет отображать процесс заряда, но ток будет крайне мал, до 100 Ампер, при ветре 5-10 метров в секунду.

Шаговые двигатели в роли ветрогенератора

Шаговый двигатель очень часто встречается в компьютерной и бытовой технике, в различных проигрывателях, флоппи-дисководах (интересны старые модели 5.25”), принтерах (особенно матричных), сканерах и т.д.

Данные двигатели без переделок могут работать в роли генератора, они представляют собой ротор с постоянными магнитами, и статор с обмотками, типовая схема подключения шагового двигателя в режиме генератора изображена на рисунке.

В схеме установлен линейный стабилизатор на 5 Вольт, типа L7805, что позволит без опасения подключать мобильные телефоны к такому ветряку для их зарядки.

На фото генератор из шагового двигателя с установленными лопастями.

Двигатель в конкретном случае с 4-мя выходными проводами, схема соответственно под него. Двигатель с такими габаритами в режиме генератора выдаёт примерно 2 Вт при слабом ветре (скорость ветра около 3 м/с) и 5 м/с при сильном (до 10 м/с).

Кстати вот аналогичная схема со стабилитроном, вместо L7805. Позволяет заряжать Li-ion батареи.

Доработка самодельного ветряка

Чтобы генератор работал эффективнее нужно сделать ему направляющий хвостовик и закрепить его на мачте подвижно. Тогда при изменении направления ветра – будет изменяться направление ветрогенератора. Тогда возникает следующая проблема – кабель, идущий от генератора к потребителю будет закручиваться вокруг мачты. Чтобы это решить нужно обеспечить подвижный контакт. На Ebay и Aliexpress продаётся готовое решение.

Нижних три провода – неподвижны идут вниз, а верхний пучок проводов – подвижен, внутри установлен скользящий контакт или щеточный механизм. Если у вас нет возможности купить, проявите смекалку, и, вдохновившись решением конструкторов автомобиля Жигули, а именно реализацией подвижного контакта кнопки сигнала на руле и сделайте что-то похожее. Или воспользуйтесь контактной площадкой от электрочайника.

Соединив разъёмы, вы получите подвижный контакт.

Мощный ветрогенератор из подручных средств.

Для получения большей мощности вы можете использовать два варианта:

1. Генератор из шуруповерта (10-50 Вт);

2. Ветрогенератор из автомобильного генератора.

Из шуруповерта понадобиться только моторчик, вариант аналогичен предыдущему, в качестве винта вы можете использовать лопасти от вентилятора, это увеличит итоговую мощность вашей установки.

Вот пример реализации такого проекта:

Обратите внимание как здесь реализована шестеренчатая повышающая передача – вал ветрогенератора расположен в трубе, на его конце расположена шестерня, которая передаёт вращение меньшей шестерне закрепленной на валу двигателя. Повышение оборотов двигателя имеет место и в промышленных ветряных электроустановках. Редуктора применяются повсеместно.

Однако в условиях самоделки изготовить редуктор становиться большой проблемой. Вы можете извлечь редуктор из электроинструмента, он там нужен чтобы понизить высокие обороты на валу коллекторного двигателя в нормальные обороты патрона на дрели, или диска болгарки:

В дрели установлен планетарный редуктор;

• В болгарке установлен угловой редуктор (станет полезным для монтажа некоторых установок и уменьшит нагрузку с хвоста ВЭУ);
• Редуктор от ручной дрели.

Такой вариант самодельного ветрогенератора уже может заряжать 12 В аккумуляторы, однако нужен преобразователь для формирования зарядного тока и напряжения. Эту задачу можно упростить применив автомобильный генератор.

Ветрогенератор из автомобильного генератора

Автомобильный генератор состоит из статора с трёхфазной обмоткой, и ротора со щёточным узлом и катушкой возбуждения. К нагрузке такой генератор подключается через диодный мост собранный по схеме Ларионова, он обычно расположен на задней крышке генератора.

Преимущество такого генератора – возможность использовать его для зарядки автомобильных аккумуляторов, в принципе он для этого и предназначен. Автогенераторы имеют встроенное реле-регулятор напряжения, что избавляет от необходимости покупать дополнительные стабилизаторы или преобразователи.

Однако автолюбители знают, что на низких холостых оборотах, примерно 500-1000 Об/мин мощность такого генератора мала, и он не обеспечивает должного тока для заряда аккумулятора. Это приводит к необходимости подключения к ветроколесу через редуктор или ременную передачу.

Отрегулировать количество оборотов при нормальной для ваших широт скорости ветра можно с помощью подбора передаточного числа либо с помощью правильно спроектированного ветроколеса.

Полезные советы

Пожалуй, самая удобная для повторения конструкция мачты для ветряка – изображена на картинке. Такая мачта растягивается на тросах, закрепленных на держателях в земле, что обеспечивает устойчивость.

Важно: Высота мачты должна быть как можно большей примерно 10 метров. На большей высоте ветер сильнее, потому что для него нет препятствий в виде наземных сооружений, холмов и деревьев. Ни в коем случае не устанавливайте ветрогенератор на крыше своего дома. Резонансные колебания крепежных конструкций могут вызвать разрушение его стен.

Позаботьтесь о надёжности несущей мачты, ведь конструкция ветряка на базе такого генератора значительно утяжеляется и представляет собой уже довольно серьезное решение, которое может осуществлять автономное электроснабжение дачи с минимальным набором электрических приборов. Устройства, которые работают от 220 Вольт можно запитать от инвертора 12-220 В. Самый распространённый вариант такого инвертора – блок бесперебойного питания для ПК.

Лучше использовать генераторы от дизельных, в т.ч. грузовых автомобилей, ведь они рассчитаны для работы на низких оборотах. В среднем дизельный двигатель крупного грузовика работает в диапазоне оборотов от 300 до 3500 об/мин.

Современные генераторы выдают 12 или 24 Вольт, а ток в 100 Ампер – уже давно стал нормальным. Проведя несложные вычисления можно определить, что такой генератор максимально выдаст вам до 1 кВт мощности, а генератор от жигулей (12 В 40-60 А) 350-500 Вт, что уже довольно приличная цифра.

Каким должно быть ветроколесо для самодельной ВЭУ?

Я упомянул в тексте о том, что ветроколесо должно быть большим и с большим количеством лопастей, на самом деле это не так. Это утверждение было справедливо для тех микро-генераторов, которые не претендуют на звание серьезных электрических машин, а скорее экземпляры для ознакомления и досуга.

На самом деле проектирование, расчёт и создание ветроколеса – это очень сложная задача. Энергия ветра будет использоваться рациональнее, если оно выполнено очень точно и идеально выведен «авиационный» профиль, при этом он должен быть установлен с минимальным углом к плоскости вращения колеса.

Реальная мощность ветроколес с одинаковым диаметром и разным количеством лопастей – одинаково, разница лишь в скорости их вращения. Чем меньше крыльев – тем больше оборотов в минуту, при том же ветре и диаметре. Если вы собираетесь добиться максимальных оборотов вы должны максимально точно смонтировать крылья с минимальным углом к плоскости их вращения.

Ознакомьтесь с таблицей из книги 1956 года «Самодельная ветроэлектростанция» изд. ДОСААФ Москва. На ней показана связь диаметра колеса, мощности и оборотов.

Диаметр ветроколеса (м)	1,6	2,0	2,5	3,0	4,0	5,0
Число оборотов в минуту (при ветре 7 — 8 м/с)	670	450	360	300	225	180
Мощность (при ветре 7—8 м/сек) (ватт)	65 — 80	100 — 130	200	300	500	1000

В домашних условиях эти теоретические выкладки дают мало толку, любители делают ветроколеса из подручных средств, в ход идёт:

• Фанера;
• Листы металла;
• Пластиковые канализационные трубы.

Собрать своими руками быстроходное 2-4 лопастное ветроколесо можно из канализационных труб, кроме них нужна ножовка или любой другой режущий инструмент. Использование этих труб обусловлено их формой, после обрезки они имеют вогнутую форму, что обеспечивает высокую отзывчивость к потокам воздуха.

После обрезки их закрепляют с помощью БОЛТОВ на металлической, текстолитовой или фанерной болванке. Если вы собрались делать её из фанеры – лучше переклейте и скрутите саморезами с обеих сторон несколько слоев фанеры, тогда у вас получится добиться жесткости.

Вот идея двух лопастной цельной крыльчатки для генератора из шагового двигателя.

Выводы

Вы можете сделать ветроэлектрическую установку начиная от малых мощностей – единиц Ватт, для питания отдельных светодиодных светильников, маячков и мелкой техники, до хороших значений мощности в единицах киловатт, накапливать энергию в аккумуляторе, использовать её в исходном виде или преобразовывать до 220 Вольт. Стоимость такого проекта будет зависеть от ваших потребностей, пожалуй, самым дороги элементом является мачта и аккумуляторы, может оказаться в пределах 300-500 долларов.

• Про гелевые аккумуляторы и их правильное использование
• Микроволновка не греет еду — причины неисправности микроволновок с механическим управлением
• Мини- и микро-ГЭС — популярные конструкции и применение

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Делимся опытом, Автономное электроснабжение

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика

Поделитесь этой статьей с друзьями: