Как сделать ветрогенератор из редуктора болгарки и другого хлама своими руками

Надежный редуктор для ветряка: для чего используется и как его сделать своими руками?

Использование ветрогенераторов в условиях слабых и умеренных ветров, типичных для большинства регионов России, создает особые требования к конструкции ротора. При малых скоростях потока вращение крыльчатки ветряка происходит слишком медленно, чтобы получать достаточное количество электроэнергии.

Повысить частоту вращения ветряка практически невозможно.

Использование более чувствительных видов рабочего колеса мало влияет на скорость, меняется только возможность старта от более слабого ветра, не дающая значительного эффекта. Для решения вопроса используются механические устройства разных типов — редукторы.

Для чего используется редуктор?

Частота вращения ротора генератора, оптимальная для выработки электрического тока, составляет около 2000 об/мин. Существуют и менее быстроходные виды генераторов, но в любом случае для качественной работы ветроколесо должно придавать ротору генератора достаточно высокую скорость. Существующие условия редко позволяют получить высокие значения.

При ветрах 6-8 м/с скорость вращения ветроколеса не способна обеспечить номинальный режим работы генератора, что снижает эффективность всего комплекта.

Решением вопроса становится установка между рабочим колесом и ротором генератора повышающей передачи — редуктора. Он увеличивает частоту вращения генератора за счет одно- или многоступенчатого повышения частоты вращения, для чего используется система шкивов или устройства планетарного (дифференциального) типа.

При использовании редуктора на один поворот рабочего колеса приходится несколько оборотов вала генератора. Если конструкция редуктора многоступенчатая, то передаточное число может быть увеличено в десятки раз, хотя это чревато потерей мощности.

Необходимо учитывать, что редуктор позволяет получить высокую скорость вращения за счет резкого (пропорционально передаточному числу) падения мощности на валу. Получить высокую скорость в данном случае означает потерять усилие, позволяющее инициировать вращение ротора, стронуть тугой вал с места, преодолеть залипания магнитов.

Применять редукторы с большим передаточным числом для ветрогенераторов нецелесообразно, поскольку от потери мощности страдает производительность комплекса.

Надежный редуктор для ветряка: для чего используется и как его сделать своими руками?

Особенности

Самый простой вариант — использование двух шкивов с разными диаметрами. Один, больший, устанавливается на валу ветроколеса. Он, посредством клиноременной передачи, передает вращение на меньший шкив, установленный на валу генератора. Скорость вращения возрастает на величину, пропорциональную отношению диаметров шкивов.

Подобная передача может иметь несколько ступеней, например, с вала ветроколеса на промежуточный шкив, с него — на шкив генератора. Каждая передача дает увеличение скорости вращения, но снижает мощность пропорционально передаточному числу. Это может отрицательным образом сказаться на работе генератора — слабое усилие на валу не сможет заставить начать вращаться, преодолеть залипания и прочие сопротивления ротора.

Вариант редуктора с клиноременной передачей является самым простым и вполне надежным, его можно изготовить и собрать самостоятельно.

Более сложный тип редуктора, которые самостоятельно не изготовить — планетарный. Он представляет собой систему зубчатых колес, состоящую из:

  • коронная шестерня (эпицикл), представляющая собой окружность с зубьями, направленными внутрь. Ее диаметр самый большой, все остальные шестерни находятся внутри. Она получает исходный вращающий момент и последовательно передает его
  • сателлиты — это шестерни относительно небольшого диаметра, находящиеся в зацеплении с центральной (конечной) шестерней или с другими сателлитами
  • водило представляет собой окружность, на которой находятся оси сателлитов
  • солнечная (центральная) шестерня. Она принимает на себя импульс от сателлитов, вращаясь со скоростью, обусловленной передаточным числом

Планетарные редукторы имеют высокую компактность, отсутствие открытых деталей исключает опасность выхода элементов из строя. Металлические детали защищены от коррозии, возможность каких-либо отказов или сбоев в работе минимальна. При этом, самодельный планетарный редуктор изготовить крайне сложно, а приобрести его довольно дорого.

Для использования на горизонтальных ветрогенераторах предпочтителен именно планетарный редуктор, так как он надежнее, компактнее и не требует постоянного обслуживания, тогда как у самодельных клиноременных устройств постоянно случаются какие-либо отказы (рвутся ремни, заклинивает валы и прочие проблемы).

Преимущества и недостатки

Применение редукторов позволяет решить проблему низких скоростей и обеспечить функционирование генератора в номинальном режиме. При этом, все несколько сложнее, чем представляется поначалу, использование редукторов имеет немало достоинств и недостатков. Рассмотрим их внимательнее.

К достоинствам редукторов на ветроколесе можно отнести:

  • возможность значительно увеличить скорость вращения генератора
  • снижение зависимости комплекта от существующих метеорологических условий
  • при необходимости можно изменить режим работы устройства, оптимальным образом подготовить его к работе с данным оборудованием и потоками ветра

Недостатками редукторов являются:

  • падение мощности на валу, создающее проблемы при запуске генератора
  • появляются сложности в преодолении сопротивления магнитов, залипаниях
  • размеры устройства создают дополнительную преграду потоку ветра, появляется лишний шум
  • возрастает нагрузка на мачту ветрогенератора
  • обслуживание редуктора, расположенного на высоте, чрезвычайно сложно и опасно.
  • возможность качественного ремонта без опускания мачты отсутствует
Читать статью  Quot; Энергосбережение, как средство экономии природных богатств нашей Земли" | Творческая работа учащихся по экологии (8 класс) на тему: | Образовательная социальная сеть

Можно заметить, что недостатков больше, чем преимуществ. По степени важности они не слишком велики, но в некоторых ситуациях непреодолимы. Например, если крыльчатка не позволяет развить большую мощность, то использование редуктора окончательно ослабит вал и не позволит ему запустить генератор. Решением вопроса становится изменение размеров ветроколеса, позволяющее получить достаточное осевое усилие.

Надежный редуктор для ветряка: для чего используется и как его сделать своими руками?

Сборка своими руками

Самостоятельное изготовление редуктора потребует наличия некоторых инструментов и материалов. прежде всего следует определиться с типом конструкции, который оптимальным образом подойдет к имеющемуся генератору. Для этого надо вычислить, насколько потребуется увеличить скорость вращения, определиться с материально-технической базой.

Основным элементом самодельного редуктора являются шкивы под клиноременную передачу. Рекомендуется использовать именно клиноременный вариант, он значительно надежнее и эффективнее плоскоременного.

Можно использовать готовые шкивы, или заказать изготовление у токаря. В этом случае можно получить наиболее предпочтительный вариант увеличения скорости.

Шкив генератора может быть установлен непосредственно на его валу, а шкив крыльчатки проще всего закрепить на основании хаба. Потребуется лишь закрепить генератор на основании и сделать натяжное устройство, позволяющее обеспечить качественное сцепление ремня со шкивами. Слишком усердствовать с натяжкой не стоит, так как при этом увеличивается сопротивление вращению, создается тормозящее усилие на ветроколесе.

Устройство с одной передачей наиболее просто, не требует дополнительной установки ступиц и прочих элементов. Если планируется использовать две или более ступени, то потребуется монтаж дополнительных ступиц, валов и шкивов. При этом, использовать больше 2 ступеней не рекомендуется, это может полностью лишить вал генератора возможности вращения — он будет останавливаться от малейшего воздействия.

Как сделать ветрогенератор из редуктора болгарки и другого хлама

Бесплатная электроэнергия мечта многих, но чтобы ее получать, нужно существенно потратить на оборудование. Если вы не готовы на такие вложения, можно сделать ветрогенератор своими руками буквально из хлама. Он конечно не обеспечит электричеством все потребности, но вполне позволит питать маломощные потребители.

Материалы:

  • Листовая сталь 2 мм;
  • профильные трубы;
  • вал 10-15 мм;
  • подшипники с диаметром внутренней обоймы под вал – 2 шт.;
  • редуктор болгарки;
  • роликовая цепь;
  • большая и малая приводная звездочки;
  • пластиковая канализационная труба;
  • DC двигатель 12В, оптимально шаговый с небольшим сопротивлением на обмотках — http://alii.pub/5qa7qp

Процесс изготовления ветрогенератора

Сборку следует начать с изготовления винта. Для этого из листовой стали вырезается диск. На него приваривается 3 профильные трубы для крепления лопастей. В центр приваривается ось. Ее нужно выставить строго перпендикулярно.

В качестве корпуса ветрогенератора используется отрезок профильной трубы. В центре к нему прикручивается редуктор от болгарки с якорем.

Вал ротора нужно соединить с валом винта. Для этого на последний устанавливаются 2 подшипника, вставленные в отрезок трубы. Валы соосно свариваются между собой. Сама трубка с подшипниками приваривается к корпусу.

На шпиндель редуктора болгарки зажимается большая звездочка.

Далее на корпус из профильной трубы прикрепляется сам генератор. В его качестве можно использовать двигатель постоянного тока, лучше шаговый с малым сопротивлением обмотки, так как он выдает хороший ток при небольших оборотах. На вал генератора устанавливается меньшая звездочка. Затем между звездами натягивается роликовая цепь.

На основание винта прикручиваются лопасти, вырезанные с пластиковой трубы. На край корпуса устанавливается хвост, также выпиленный из пластика. Затем ветрогенератор закрепляется на высокую веху.

При сильном ветре винт раскручивает генератор за счет редуктора до высоких оборотов. В результате с его контактов снимается постоянное напряжение. С помощью контроллера его можно использовать для зарядки автомобильного аккумулятора. Этого достаточно для питания электроприборов на 12 В. Также можно использовать инвертор, и преобразовывать постоянное напряжение в переменное 220 В.

Смотрите видео

Изготовление ветрогенератора своими руками

Оплата электроэнергии на сегодняшний день занимает немалую долю в затратах на содержание жилища. В многоквартирных домах, единственный способ экономии — переход на энергосберегающие технологии, и оптимизация расходов по многотарифным схемам (ночной режим оплачивается по сниженным ценам). А при наличии приусадебного участка можно не только сэкономить на потреблении, но и организовать для частного дома самостоятельное энергообеспечение.

Ветрогенератор 1

Это нормальная практика, которая зародилась в Европе и северной Америке, а последние пару десятилетий активно внедряется и в России. Однако оборудование для автономного энергоснабжения достаточно дорогое, окупаемость «в ноль» наступает не раннее, чем спустя 10 лет. В некоторых государствах, можно возвращать энергию в общественные сети по фиксированным тарифам, это сокращает время окупаемости. В Российской Федерации для оформления «кэшбека» требуется пройти ряд бюрократических процедур, поэтому большинство пользователей «бесплатной» энергии предпочитают строить ветряной генератор своими руками, и пользоваться им только для личных нужд.

Правовая сторона вопроса

Самодельный ветрогенератор для дома не попадает под запреты, его изготовление и применение не влечет за собой административного либо уголовного наказания. Если мощность ветряного генератора не превышает 5 кВт, он относится к бытовым устройствам, и не требует никаких согласований с местной энергетической компанией. Тем более, не требуется уплачивать какие-либо налоги, если вы не получаете прибыль при продаже электроэнергии. Кроме того, самодельный генерирующий ветряк даже с такой производительностью, требует сложных инженерных решений: смастерить его на тек просто. Поэтому мощность самоделки редко превышает 2 кВт. Собственно, этой мощности обычно достаточно для энергоснабжения частного дома (конечно, если у вас нет бойлера и мощного кондиционера).

Читать статью  Энергосбережение | Методическая разработка по окружающему миру (подготовительная группа) на тему: | Образовательная социальная сеть

В данном случае, речь идет о федеральном законодательстве. Поэтому перед принятием решения об изготовлении ветряка своими руками, не лишним будет проверить наличие (отсутствие) субъектовых и муниципальных нормативных правовых актов, которые могут накладывать некоторые ограничения и запреты. Например, если ваш дом расположен на особо-охраняемой природной территории, использование ветровой энергии (а это природный ресурс) может потребовать дополнительных согласований.

Проблемы с законом могут возникнуть при наличии беспокойных соседей. Ветряки для дома относятся к индивидуальным постройкам, поэтому на них также распространяются некоторые ограничения:

Ветрогенератор 2

  • Высота мачты (даже если ветрогенератор без лопастей) не может превышать установленных в вашем регионе норм. Кроме того, могут действовать ограничения, связанные с расположением вашего участка. Например, над вами может проходить посадочная глиссада к ближайшему аэродрому. Или в непосредственной близости от вашего участка проходит линия электропередач. При падении, конструкция может повредить столбы или провода. Общие ограничения при нормальной ветровой нагрузке составляют 15 метров в высоту (некоторые самодельные ветряки взмывают на 30 метров). Если мачта и корпус устройства имеют большую площадь сечения, к вам могут предъявить претензии соседи, на чей участок падает тень. Понятно, что такие жалобы обычно возникают «из вредности», но правовая основа имеется.
  • Шум от лопастей. Основной источник проблем с соседями. При работе классической горизонтальной конструкции, ветряк издает инфразвук. Это не просто неприятный шум, при достижении определенного уровня, волновые колебания воздуха оказывают неблагоприятное воздействие не организм человека и домашних животных. Самодельный генератор для ветряка, как правило, не является «шедевром» инженерной мысли, и сам по себе может издавать сильный шум. Крайне желательно официально протестировать ваше устройство в органах надзора (например, в СЭС), и получить письменное заключение о том, что установленные шумовые нормы не превышены.
  • Электромагнитное излучение. Любой электроприбор излучает эфирные помехи. Возьмем, к примеру ветряк из автомобильного генератора. Для снижения уровня помех автомобильного приемника, в машине устанавливаются конденсаторные фильтры. При разработке проекта обязательно учитывайте этот момент.

Важно! Любое генерирующее устройство должно быть заземлено. Помимо обеспечения безопасности, это поможет снизить уровень помех.

Совет: Чем больше у вас образуется документов, подтверждающих безопасность ветрогенератора для окружающих, тем проще будет впоследствии отражать «атаки» беспокойных соседей и назойливых проверяющих.

Разновидности генераторов

Прежде чем решить, как сделать ветрогенератор своими руками, рассмотрим особенности конструкции:

По расположению генератора устройство может быть горизонтальным или вертикальным

  • Классическая конструкция — ось вращения расположена параллельно земле, плоскость лопастей — перпендикулярно. Такая схема предусматривает свободное вращение вокруг вертикальной оси, для позиционирования «по ветру».Чтобы плоскость вращения всегда занимала эффективное положения перпендикулярно направлению ветра, требуется хвостовое оперение, которое работает по принципу флюгера. Принцип действия простой: ветер меняет направление, воздействует на хвостовую плоскость, ось вращения генератора всегда расположена вдоль движения потока воздуха. Единственная сложность — подключение силовых кабелей. Если корпус генератора совершит несколько оборотов вокруг вертикальной оси, провода намотаются на мачту, и оборвутся. Поэтому требуется установка ограничителя. Он не позволяет совершить полный оборот, но приводит к зависанию) корпуса в мертвых зонах.Промышленные образцы имеют электронный регулятор слежения за направлением, и поворачивает корпус с помощью встроенного электромотора.Решить проблему можно с помощью цилиндрического пропеллера, который принимает воздушный поток как поперек, так и вдоль оси вращения. Правда, эффективность зависит от угла атаки. Чем больше ветер отклоняется от угла 90°, тем ниже КПД.Но такую конструкцию трудно сделать своими руками, из-за сложностей в аэродинамике движителя.
  • Оптимальный вариант — вертикальные генераторы (то есть, ось вращения вала располагается перпендикулярно земле). При таком расположении аэродинамического движителя, вы вообще не зависите от направления ветра. Вращение одинаково эффективно, и зависит только от силы потока воздуха.Форма лопастей может быть самой разной, есть простор для инженерной мысли. Существует множество интересных аэродинамических проектов, разработанных научными учреждениями. Причем чертежи большинства их них представлены в свободном доступе. Причем конструкции, опубликованные в литературе технической направленности времен СССР, порой оказываются наиболее рациональными.Роторные винты имеют неоспоримое преимущество: вертикальный генератор закреплен статично, что упрощает электрическое подключение. Нет необходимости устанавливать ограничители вращения, как в горизонтальных схемах.

По номиналу генерируемого напряжения

  • Ветрогенераторы, изготовленные своими руками на 220 вольт, не требуют дополнительных преобразователей величины напряжения, и являются конструкциями прямого применения. Однако их работа зависит от силы ветра. Как минимум, необходим стабилизатор на выходе, выполняющий функцию регулятора при разных оборотах вала. При отсутствии ветра, система просто не работает.Преимущества неоспоримы: как правило, используется мощный электродвигатель, на который можно устанавливать винт, непосредственно закрепив его к валу ротора. Переделки минимальны по трудозатратам, такие моторы уже имеют удобный постамент, остается лишь изготовить опорную площадку.Электродвигатели можно найти с минимальными финансовыми затратами: от любой списанной электроустановки. Например, промышленного вентилятора. Подходят и моторы от бытовой техники: стиральные машины, пылесосы.
  • 12 вольт (реже 24 вольта). Наиболее популярная конструкция — ветрогенератор своими руками из автомобильного генератора. Причем он демонтируется из автомобиля-донора в комплекте с преобразователем напряжения. Переделка схемы не требуется: на выходе мы получаем либо 14 вольт (в автомобиле таким напряжением заряжается аккумулятор), либо требуемые для питания вашей энергосистемы 12 вольт. Наличие шкива позволяет сконструировать ременную передачу с требуемым соотношением оборотов. Ответную часть также можно снять с автомобиля донора.При желании, лопасти крепятся непосредственно на вал.Такие ветрогенераторы можно использовать как для непосредственного подключения к потребителю, так и в автомобильном режиме, воспроизведя систему зарядки в комплекте с аккумулятором. Если для организации энергоснабжения требуется 12 вольт, питание берется напрямую с клемм аккумулятора. Для получения 220 вольт, используется преобразователь. Подходящий вариант — источник бесперебойного питания.Система работает следующим образом: если отбираемая мощность ниже, чем может обеспечить генератор — аккумуляторные батареи заряжаются. Если порог превышен — мощность генерируется от АКБ.

Типовые примеры самодельных ветрогенераторов

Устройство ветрогенератора одинаковое, вне зависимости от выбранной схемы.

  • Пропеллер, который может быть установлен как непосредственно на вал генератора, так и с помощью ременной (цепной, шестеренной передачи).
  • Собственно генератор. Это может быть готовое устройство (например, с автомобиля), либо обычный электродвигатель, который при вращении вырабатывает электроток.
  • Инвертор, регулятор напряжения, стабилизатор — в зависимости от выбранного напряжения.
  • Буферный элемент — аккумуляторные батареи, обеспечивающие непрерывность генерации, вне зависимости от наличия ветра.
  • Установочная конструкция: мачта, кронштейн для монтажа на крыше.

Пропеллер

Можно изготовить из любого материала: хоть из пластиковых бутылок. Правда гибкие лопасти существенно ограничивают мощность.

Ветрогенератор 11

Достаточно вырезать в них полости, для забора ветра.

Неплохой вариант — ветряк бытового из кулера. Вы получаете готовую конструкцию с профессионально выполненными лопастями и сбалансированным электродвигателем.

Ветрогенератор 12

Аналогичная конструкция изготавливается из охладителя компьютерных блоков питания. Правда мощность такого генератора мизерная — разве что зажечь лампу на светодиодах, или зарядить мобильный телефон.

Ветрогенератор 13

Тем не менее, система вполне работоспособна.

Неплохие лопасти получаются из алюминиевых листов. Материал доступен, его несложно отформовать, пропеллер получается достаточно легким.

Ветрогенератор 14

Если вы создаете роторный пропеллер для вертикального генератора, можно воспользоваться жестяными банкам, разрезанными вдоль. Для мощных систем применяются половинки стальных бочек (вплоть до объема 200 литров).

Ветрогенератор 15

Разумеется, придется с особой тщательностью подойти к вопросу надежности. Мощный каркас, вал на подшипниках.

Генератор

Как говорилось выше, можно использовать готовый автомобильный, или электродвигатель от промышленных электроустановок (бытовой техники). В качестве примера: ветрогенератор из шуруповерта. Используется вся конструкция: двигатель, редуктор, патрон для крепления лопастей.

Ветрогенератор 16

Компактный генератор получается из шагового двигателя принтера. Опять же, мощности хватает лишь на питание светодиодного светильника или зарядного устройства смартфона. На природе — незаменимая вещь.

Ветрогенератор 17

Если вы с паяльником «на ты», и неплохо разбираетесь в радиотехнике — генератор можно собрать самостоятельно. Популярная схема: ветрогенератор на неодимовых магнитах. Преимущества конструкции — можно самостоятельно рассчитать мощность под ветровую нагрузку в вашей местности. Почему неодимовые магниты? Компактность при высокой мощности.

Можно переделать ротор имеющегося генератора.

Ветрогенератор 18

Либо создать собственную конструкцию, с изготовлением обмоток.

Ветрогенератор 19

Эффективность такого ветряка на порядок выше, чем при использовании схемы с электродвигателем. Еще одно неоспоримое преимущество — компактность. Неодимовый генератор плоский, и его можно разместить непосредственно в центральной муфте пропеллера.

Мачта

Изготовление этого элемента не требует познаний в электронике, но от его прочности зависит жизнеспособность всего ветрогенератора.

Ветрогенератор 20

Например, мачта высотой 10–15 метров требует грамотно рассчитанных растяжек и противовесов. Иначе сильный порыв ветра может завалить конструкцию.

Если мощность генератора не превышает 1 кВт, вес конструкции не такой большой, и вопросы прочности мачты отходят на второй план.

Самодельный ветрогенератор — не такая сложная конструкция, как может показаться на первый взгляд. С учетом высокой стоимости заводских изделий, можно изрядно сэкономить, изготовив домашнюю ветряную электростанцию и вполне доступных материалов. С учетом небольших затрат на создание ветряка, окупится он достаточно быстро.

Источник https://energo.house/veter/reduktor-dlya-vetryaka.html

Источник https://sdelaysam-svoimirukami.ru/7621-kak-sdelat-vetrogenerator-iz-reduktora-bolgarki-i-drugogo-hlama.html

Источник https://profazu.ru/elektrooborudovanie/samodelki-oborud/vetrogenerator-svoimi-rukami.html

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *