Как сделать ветровую электростанцию своими руками из автомобильного генератора: материалы и инструменты, пошаговое руководство по изготовлению ветрогенератора

Создание ветрогенератора из автомобильного генератора: преимущества, недостатки, инструкция по сборке и установке

Генератор является таким же основным элементом ветряка, как и крыльчатка. Если лопасти рабочего колеса преобразуют энергию ветра во вращательное движение, то генератор вращение превращает в электроэнергию. Его конструкция и возможности определяют производительность и мощность установки, способность работы на слабых потоках ветра.

При изготовлении ветряков вопрос об использовании самодельного или готового генератора встает практически всегда. Чаще всего к решению подходят комбинированным способом — используют готовый автомобильный генератор, иногда без конструктивных изменений, но чаще всего — с некоторыми доработками, повышающими чувствительность или выходную мощность.

Автомобильные генераторы представляют собой готовые устройства, созданные для выработки электрического тока заданного напряжения. Оно постоянно на выходе, что обеспечивает стабилизатор (регулятор) напряжения, удерживающий значения в узких рамках. Единственная особенность, требующая вмешательства, это режим работы — автомобильные генераторы приводятся от двигателя и работают на больших скоростях.

Причем, скорость вращения двигателя автомобиля не постоянна, она меняется на протяжении всего времени работы в значительных пределах — от 800 об/мин до 6000 об/мин, а иногда и больше. Кроме того, автомобильный генератор имеет предел по силе тока, превысить который устройство не сможет ни при каких обстоятельствах.

КПД автогенераторов не превышает 60%, что объясняется наличием потерь в конструкционных узлах, расходом энергии на токи Фуко. Чем выше общая мощность устройства, тем выше его КПД. Производится переменный ток, который преобразуется в постоянный при помощи диодного выпрямителя.

Преимущества и недостатки

Использование автомобильного генератора как элемента ветроэлектростанции дает существенные преимущества:

• Имеется готовый генератор, который может использоваться без вмешательства в конструкцию или с некоторой модернизацией.
• Автомобильный генератор выдает стабильное напряжение, что важно для ветряков с их постоянно меняющейся скоростью вращения.
• Используется стандартное оборудование, доступное и не нуждающееся во вмешательстве в конструкцию.
• Автомобильные генераторы широко распространены, что делает их ремонтопригодными и доступными для замены при необходимости.

Наряду с достоинствами имеются и некоторые недостатки:

• Автомобильный генератор нуждается в высокой скорости вращения, что требует использования повышающего редуктора или изменений в конструкции устройства.
• Ресурс автомобильного генератора ограничен примерно 4000 часами работы (в среднем). Даже новый генератор не выдержит и года непрерывной работы и потребует ремонта.
• Система возбуждения некоторых генераторов требует подачи напряжения на катушку, что вынуждает изменять конструкцию и устанавливать постоянные магниты.

Несмотря на имеющиеся недостатки, автомобильный генератор считается оптимальным вариантом, возможным при самостоятельном создании ветроэлектростанции.

Как сделать своими руками?

Изготовление ветрогенератора складывается из двух основных этапов:

• Создание вращающегося ротора с лопастями.
• Изготовление или модернизация генератора, приводимого во вращение крыльчаткой.

Изготовление крыльчатки требует отдельного подробного описания, так как существует масса вариантов конструкции, выбор наиболее подходящего из них требует определенных познаний и опыта.

Изготовление генератора своими руками требует четкого знания принципа работы устройства, обладания навыками, материалами и необходимыми инструментами. Для ускорения процесса и получения более качественного результата надо использовать готовое устройство, нуждающееся в небольших вмешательствах в конструкцию. Это поможет сэкономить время, усилия и получить устройство с заранее известными параметрами.

Обычным изменением, которое приходится вносить в конструкцию генератора, является установка постоянных неодимовых магнитов вместо обмотки возбуждения. Этот вариант создает возможность самовозбуждения и повышает производительность генератора, но нередко создает эффект залипания, затрудняющий старт вращения ротора.

Также часто изменяют число витков обмотки, индуцирующей ток. Таким образом повышается чувствительность устройства, создается возможность генерации тока на низких скоростях вращения. Примечательно, что все переделки производятся достаточно просто и не требуют глубокого вмешательства в конструкцию. Меняется количество витков и толщина провода обмотки.

Тихоходный генератор

Наиболее предпочтительна конструкция генератора, способного производить ток при малых оборотах. Скорость ветра в регионах России в большинстве средняя и низкая, создать номинальную скорость вращения для автомобильного генератора чрезвычайно сложно. Потребуется установка повышающего редуктора, который будет существенно уменьшать чувствительность.

Вариантов решения вопроса может быть несколько:

• Модернизация автомобильного генератора.
• Использование магнето в качестве основы для создания генератора.
• Создание быстроходного ротора, способного обеспечить необходимый режим работы генератора.

Первый вариант используется чаще всех в силу своей простоты и доступности, хотя изменения, вносимые в конструкцию, требуют использования производственного оборудования (токарный станок), приобретения супермагнитов (неодимовых) и изменения числа витков обмотки статора.

Применение магнето вызывает немало споров, хотя причиной для них становится неподготовленность. Конструкция магнето позволяет создать производительный и относительно тихоходный генератор, требуется лишь изменить параметры трансформатора на соответствующие режиму вращения имеющегося ветряка.

Изготовление быстроходных крыльчаток возможно при наличии естественных условий — наличие достаточно сильных и ровных ветров в регионе. Такое имеется не везде, в большинстве районов ветра слабые и имеют эпизодический характер.

Ветрогенератор из тракторного генератора Г-700

Тракторный генератор Г-700 имеет следующие номинальные параметры:

• Напряжение — 14 В.
• Сила тока — до 50 А.
• Скорость вращения — 5000 об/мин (номинальная), 6000 об/мин (максимальная).

Ротор ветряка не сможет обеспечить такую частоту вращения, поэтому потребуется перемотать обмотку статора для того, чтобы обеспечить нужную производительность при низкой скорости вращения. Для этого надо использовать более тонкий провод, чтобы увеличить число витков в катушках. Обычно используется провод толщиной 0,8 мм, число витков делается максимальным, сколько сможет вместить корпус статора. Обычно делается не менее 80 витков.

Катушка возбуждения также подлежит доработке. Обмотка перематывается таким же проводом, добавляется до 250 витков. В результате получается устройство практически с исходными параметрами, но способное работать на низких скоростях вращения.

После доработки генератор устанавливается на ротор ветряка, испытывается на производительность и чувствительность в рабочем режиме. При необходимости параметры обмоток могут быть изменены, оптимальный режим находится опытным путем на основании эксплуатационных показателей.

Ветряк из автогенератора от бычка

Неплохие результаты показывает автомобильный генератор от грузовика «Бычок». Понадобится перемотать обмотку статора проводом 0,6 мм (получено опытным путем), для трехфазной обмотки понадобится около 90 витков на каждую катушку, всего 18 шт.

Ротор генератора подлежит некоторой доработке — на токарном станке стачивается толщина (диаметр) для того, чтобы получить пространство под неодимовые магниты. Исследования показывают, что наилучший результат достигается при большом числе магнитов.

При этом, необходимо избегать сильного залипания, что можно регулировать увеличением расстояния от магнитов до сердечников статора. Имеется возможность добиться минимального залипания при максимальном выходном напряжении, что потребует некоторых затрат времени, по поможет получить оптимальных результатов.

Подготовленный генератор устанавливается на ветряк, присоединяется к крыльчатке и тестируется на практике.

Инструкция по сбору и установке

После перемотки или установки неодимовых магнитов генератор собирается обычным образом. Гайки на соединительных элементах надежно затягивают, исключая возможность расшатывания собранной конструкции. Провода качественно изолируют, по возможности помещают в гофрированную трубу. Снаружи корпус генератора неплохо защитить корпусом, в качестве которого можно использовать отрезок полипропиленовой трубы с заглушками, в которых проделаны соответствующие отверстия.

Монтаж устройства к ветряку производится согласно выбранной конструкции. Поскольку оптимальным способом является непосредственная установка крыльчатки на вал генератора, следует заранее предусмотреть способ крепления и изоляции от атмосферной влаги. В идеале вращающиеся части должны быть надежно закрыты от доступа внешнего воздуха, что предотвратит появление коррозии, обледенение, появление пылевых наносов.

Оптимальным способом монтажа принято считать фиксацию на опорной штанге при помощи хомутов. Такой вариант не нуждается в использовании крепежных болтов, опасных из-за возможности появления ржавчины и сложностей при ремонте. Проблемы, возникшие с хомутами, решить намного проще – их всегда можно срезать и заменить новыми.

Иногда приходится использовать соединительную муфту. Она устанавливается как переходный элемент с вала ротора ветряка на вал генератора, установленных соосно. Требуется точное соблюдение размеров и прочность крепления муфты, иначе передача вращения прекратится или будет происходить с большими потерями.

Автомобильный генератор с приводом от ветряка — особенности и способы создания ветрогенератора

Электрическая энергия обладает уникальным свойством — ее можно производить в любых количествах. Она не нуждается в топливе, не требует использования полезных ископаемых. Единственной необходимостью становится использование соответствующего оборудования, обладающего достаточной производительностью и мощностью.

В нашей стране преобладающим видом является гидроэнергетика, но ее возможности следует рассматривать со стратегических позиций. Для получения электричества в небольших количествах многими пользователями используется энергия ветра. Она достается бесплатно и доступна практически везде.

Остается только собрать небольшую ветровую электростанцию, а в качестве преобразователя вращательной энергии в электричество можно использовать автомобильный генератор.

Перспективы и эффективность ветроэнергетики

Ветроэнергетика является одним из наиболее перспективных видов альтернативной энергетики. Она уступает по своим показателям гидроэнергетике, но может использоваться повсеместно и в локальных масштабах.

Устройство для выработки электричества помощью энергии ветра — это ветроэлектростанция (ВЭС). В мире использование подобных станций является довольно распространенным явлением — все регионы, где нет рек и рельеф не позволяет использовать гидроэнергетику, используют ВЭС.

Это дает немалые преимущества:

• абсолютная экологическая безопасность;
• энергия ветра неисчерпаема, нет опасений выработать ее без остатка;
• установки для выработки энергии не оказывают препятствия для использования территории в сельскохозяйственных целях;
• нет привязки к местности — в отличие от гидростанций, ВЭС можно установить в непосредственной близости от потребителя;
• расходы на производство энергии известны заранее, что дает возможность прогнозировать режим работы системы;
• обслуживание техники не представляет серьезных проблем.

Есть и недостатки — например, нестабильность ветровых потоков или необходимость создания мощных установок для выработки серьезных мощностей.

Однако, крупные ВЭС давно существуют в США, Китае, Европе и Австралии. Они доказали свою эффективность и перспективность, способность обеспечивать электроэнергией как жилые районы, так и промышленные предприятия.

Как устроена ветровая электростанция

Ветровая электростанция — это комплекс оборудования, составленный из нескольких узлов:

• крыльчатка, или ветряк — это устройство для преобразования энергии воздушных потоков во вращательное движение;
• генератор, вырабатывающий электроэнергию от вращения с помощью привода от ветряка;

• аккумуляторные батареи, накаливающие заряд для отдачи его потребителям;
• комплекс приборов и аппаратуры для преобразования полученной энергии в нужное состояние (напряжение, постоянный/переменный ток, частота и т. п.).

Каждый из этих узлов выполняет свою задачу и является абсолютно необходимым элементом. Есть небольшие установки с упрощенным составом, но они ограничены в функционале и используются только для решения небольших локальных задач (например, для освещения дорожек или служебных помещения).

Схема работы ВЭС:

1. Крыльчатка вращается и передает движение на ось генератора;
2. Генератор вырабатывает электроэнергию и заряжает аккумуляторные батареи (АКБ);
3. Заряд АКБ регулируется контроллером напряжения (прибор, регулирующий и распределяющий нагрузки, а также исключающий возникновение критических состояний АКБ — перезаряд или переразряд);
4. Аккумуляторные батареи отдают заряд на преобразователь тока (инвертор-преобразователь), которые выдает стандартный переменный ток с напряжением 230 В и частотой 50 Гц.

Иногда используют схему питания потребителей напрямую от аккумулятора. Это позволяет значительно уменьшить стоимость всей установки (инвертор тока стоит довольно дорого). Однако, на выходе получается постоянный ток с напряжением, зависящим от состояния и уровня заряда аккумулятора. Как правило, такие схемы используются только для освещения и встречаются обычно в дачных поселках.

Можно ли применить автомобильный генератор

Одним из наиболее ответственных устройств, использующихся в ветрогенераторных установках, является генератор тока. Именно он преобразует вращение в электрический ток. От генератора зависит эффективность работы всей системы, выдаваемая мощность и стабильность подачи напряжения на приборы потребления.

Автомобильный генератор — это один из наиболее доступных вариантов конструкции. Однако, необходимо учитывать, что режим его работы в автомобиле весьма сильно отличается от условий использования в составе ВЭС.

Прежде всего, отличается скорость вращения ротора — в автомобиле она составляет от 4 до 6 тыс. об/мин, что значительно больше, чем способен обеспечить ветряк.

Для решения этой проблемы могут быть использованы два варианта:

Как сделать ветрогенератор из автомобильного генератора?

Ветрогенераторы (ветряки, ветроэлектрические установки) сегодня считаются одними из самых дешевых источников альтернативной электроэнергии. Они менее распространены, чем солнечные панели. Однако производимая батареями солнечных элементов электрическая энергия выходит в разы дороже. Значит, ветряк в личном хозяйстве способен оказаться очень эффективным и полезным источником дополнительной электрической энергии. В особенности он может стать выгодным, если не приобретать заводскую установку, а сделать ее своими руками из автомобильного генератора. Самодельный ветрогенератор выйдет гораздо дешевле, чем заводское устройство.

Устройство ветряного генератора

Существует большое количество разновидностей ветровых генераторов и чертежей их создания. Но несмотря на многообразие видов, все конструкции имеют в своей структуре следующие неотъемлемые компоненты:

• электрический генератор;
• ротор с лопастями;
• аккумуляторную батарею;
• мачту (бывает с растяжками и без них);
• преобразователь электрической энергии (инвертор);
• электронный блок (контролер заряда);
• проводку, по которой проходит электрическая энергия.

Помимо этого, требуется заблаговременно обдумать систему управления и распределения электрической энергии, набросать схему установки.

Инструкция по созданию

Подготовка

Прежде чем приступить к работе следует определиться, какое конкретно устройство желаете изготовить, поскольку практикуется несколько типов ветровых генераторов, например, роторный, аксиальный (осевой) на магнитах и так далее.

Существует 2 варианта размещения оси:

• горизонтальное – наиболее распространенное, коэффициент полезного действия у данного типа вдвое больше;
• вертикальное – монтируется внизу, поскольку обладает большой массой. Так как ветер внизу слабее вдвое, стало быть, мощность установки понижается примерно в 8 раз. Из плюсов – низкий уровень шума и удобство эксплуатации.

Вне зависимости от модели конструкции, для создания самодельного ветрового генератора необходимо подготовить:

• автомобильный генератор;
• вольтметр;
• реле зарядки аккумуляторной батареи;
• регулятор напряжения для переменного электротока;
• материал для создания лопастей;
• аккумуляторную батарею (гелиевую либо кислотную);
• короб для закрывания проводки;
• емкость (некорродирующая кастрюля либо алюминиевое ведро);
• выключатель на 12 В;
• электрический 3-жильный кабель (сечением не менее 2,5 мм2);
• старую водопроводную трубу (диаметром не менее 15 миллиметров, длиной 7 метров);
• лампочку-зарядку;
• 4 болта с шайбами и гайками;
• железные хомуты для фиксации.

Наряду с этим, нужно иметь для работы специализированный инструментарий:

• шлифмашину с дисками;
• маркер;
• шуруповерт;
• электродрель со сверлами;
• ножницы по металлу;
• комплект накидных ключей;
• газовые ключи различных номеров;
• кусачки;
• рулетку.

Ротор

При создании ветроэлектрической установки следует принять в расчет, что ротор любого автомобильного генератора, даже от ВАЗ, имеет обмотку электромагнитного возбуждения. Если все выполнять собственными силами, его конструкцию можно сделать проще. Следует удалить коллектор, перемотать статорную обмотку, что даст возможность переделать устройство в тихоходное. Желательно переделать железный ротор.

На ось ротора в обязательном порядке вытачивается не подверженная влиянию магнитного поля насадка из алюминия. На нее помещают специализированный бандаж из металлической трубы.

Это следует делать с незначительной натяжкой. На поверхности бандажа производят разметку и посредством суперклея ставят прямоугольники из магнитов, изготовленных из неодима. Их приклеивают на агрегат с незначительным перекосом, что не допускает залипания, соблюдая чередование полюсов. Между этих элементов заливают эпоксидку, что дает возможность сровнять поверхность.

Такая ветроэлектрическая установка будет производить удовлетворяющее потребности количество электроэнергии лишь при частоте вращения 6000 обмин. Чтобы сделать его производительным и при 600 об/мин, нужно увеличить статорную обмотку в 5 раз. Параллельно следует сделать меньше и само сечение силового привода.

Лопасти данной ветроэлектрической установки должны быть большого размера. Для понижения магнитного поля желательно перебрать пластинки статора, выровнять их, после чего смонтировать обратно.

Ветровое колесо

Лопасти, наверное, самая значимая часть ветроэлектрической установки. От их конструкции напрямую зависит работа других узлов установки. Делают их из различных материалов, порой даже из канализационной полипропиленовой трубы.

Лопасти из трубы несложны в создании, стоят недорого и не подвергаются воздействию влажности.

Последовательность изготовления лопастной системы следующая.

1. Требуется произвести расчет длины лопасти. Диаметр трубы должен составлять 1/5 от совокупного метража. Например, если лопасть будет равняться метру, то подойдет труба диаметром 20 сантиметров.
2. Разрезаем трубу посредством лобзика по длине на 4 отрезка.
3. Из одного отрезка делаем крыло, которое будет служить образцом для вырезания остальных лопастей.
4. Заусенцы на концах обрабатываем абразивом.
5. Лопасти закрепляем к диску из алюминия с приваренными полосками для фиксации.
6. Затем к этому диску прикрепляем электрогенератор.

По окончании сборки лопастной системе требуется балансировка. Ее фиксируют на треноге в горизонтальной позиции. Мероприятие проводят в закрытом от ветра помещении. Если балансировка выполнена правильно, колесо должно быть неподвижно. Когда же лопасти крутятся самостоятельно, то их необходимо подточить до придания баланса всей структуре.

Лишь при успешном завершении этой операции необходимо перейти к испытанию точности вращения лопастей, они должны вращаться в одной плоскости без нарушения баланса. Допустимо отклонение в 2 миллиметра.

2-лопастной винт на электрогенератор без переделки

По большому счету если на электрогенератор установить скоростной 2-лопастной винт диаметром 1-1,2 метра, то подобные обороты свободно достигаются при скорости ветра 7-8 м/с. Следовательно, можно изготовить ветрогенератор и без переделки электрогенератора, только функционировать он станет при скорости ветра от 7 м/с.

Изготовление мачты

Для создания мачты подойдет водопроводная труба диаметром не меньше 15 сантиметров, длиной приблизительно 7 метров. Если в границах 30 метров от намечаемого места установки имеются сооружения, то в высоту устройства вносят коррективы в сторону увеличения.

Для продуктивного функционирования ветроэлектрической установки лопастник поднимают выше преграды по меньшей мере на 1 метр.

Основу мачты и колья для фиксирования растяжек заливают бетоном. К колышкам варят хомуты с болтами. Для растяжек используется 6-миллиметровый трос, покрытый цинком.

Сборка

Для сборки ветроэлектрической установки требуется изготовить поворотную ось. Ее можно создать из подшипников и колена 15-сантиметровой трубы с гайками и резьбой. Следует залить трубу эпоксидкой в теле подшипника, а его залить на куске пластиковой трубы, диаметром 50 миллиметров. В результате получится подвижная ось.

Последовательность монтажа ветрогенератора:

• из профиля 50×25 миллиметров изготовить 60-сантиметровую балку;
• зафиксировать ее на балку электрогенератора;
• зафиксировать хвост;
• проделать отверстия для фиксации вращающейся оси;
• установить лопасти;
• зафиксировать готовый ветряк на мачте;
• подключить маленький аккумуляторный блок;
• подключить мультиметр.

Ветроэлектрическая установка смонтирована и готова к эксплуатации. Этот ветрогенератор при маловетреных погодных условиях в силах без труда гарантировать светодиодное освещение, работу телевизионного приемника с ноутбуком и иные мелочи. Но это исключительно при маловетреных погодных условиях. При мощном ветре получение электроэнергии увеличивается в разы.

Советы по обслуживанию

Ветряк, как и всякий механизм, требует технического контроля и обслуживания.

1. В особом внимании нуждается токосъемник. Щетки электрогенератора чистят, смазывают и регулируют раз в 2 месяца.
2. При первых симптомах неполадки лопастника (вибрация и разбаланс колеса) ветряк опускают на землю и чинят.
3. Раз в 3 года стальные элементы покрывают противокоррозионной краской.
4. Постоянно обследуют крепления и натяжку тросов.

Когда монтаж окончен, можно подключать аппаратуру и пользоваться электричеством.

Как сделать ветрогенератор из автомобильного генератора смотрите далее.

Источник https://energo.house/veter/vetrogenerator-iz-avtomobilnogo-generatora.html

Источник https://tehno-gid.net/inf/avtomobilnyj-generator.html

Источник https://stroy-podskazka.ru/generatory/kak-sdelat-vetrogenerator-iz-avtomobilnogo/