Ветроэлектростанция своими руками из автомобильного генератора

Содержание

Ветрогенератор из автомобильного генератора: как сделать своими руками тихоходное устройство, его преимущества и недостатки

Ветроэлектростанция своими руками из автомобильного генератора

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.

Читайте также  Мощный генератор своими руками в домашних условиях

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.

Рекомендуемые товары

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

Как сделать ветрогенератор из автомобильного генератора своими руками?

Ветроэлектростанция своими руками из автомобильного генератора

На возобновляемые источники энергии обращается большое внимание, подписаны и ратифицированы международные соглашения о приоритетном развитии таких систем. Есть несколько типов электростанций, каждый имеет свои сильные и слабые стороны. В этой статье рассмотрим рекомендации по изготовлению дешевого и доступного вида – ветрогенератор из автомобильного генератора.

Немного теории

Ветровая эклектическая станция состоит из нескольких элементов:

  • ветрогенератор (ветроустановка);
  • автоматический контролер заряда;
  • блок аккумуляторных батарей;
  • инвертор для потребителей переменного тока;

Каждый элемент играет критическую роль в работоспособности ветровой станции, но в этой статье мы остановимся лишь на ветрогенераторе.

Технические требования к устройству

Параметры ветрогенератора должны соответствовать его назначению – вырабатывать электрический ток, пригодный к дальнейшему использованию. Если вы планируете во время сильного ветра к своему генератору подключать лампочку от фонарика, то никаких технических параметров соблюдать нет необходимости. Если ветрогенератор своими руками из автомобильного генератора делается для подключения бытовых приборов – он должен соответствовать строгим требованиям.

  • Напряжение на выходе больше 12 В. При таком напряжении заражаются аккумуляторные батареи.
  • Количество оборотов. Автомобильный или тракторный генератор такое напряжение дают при 4–6 тыс. оборотов в минуту. Конкретные значения зависят от марки. В промышленных устройствах используются специальные редукторы (кстати, именно они создают шум), добиться нужных значений без них даже теоретически невозможно. Надо знать, что чем больше вырабатывают генераторы электрической энергии – тем значительнее требуются усилия для раскручивания, в автомобилях на эти потребности уходит более 1,5% мощности двигателя. Отсюда, чем меньше скорость вращения ветряка – тем больше усилие он может создавать при одинаковой скорости ветра. Все ветряки вращаются медленно, за счет этого создается максимальный крутящий момент ветровыми нагрузками.
  • Скорость ветра. Среднегодовая скорость ветра должна быть более 4,5 м/с, при меньшей строить ветрогенератор нецелесообразно. Узнать параметры на предполагаемой высоте установки ветрогенератора можно при помощи анемометров. Информацию о скорости и направлении ветра рекомендуется собирать не менее двух лет, обычные метрологические сведения непригодны, они снимаются на уровне земли.

Если вы уверены в правильности принятого решения, имеете достаточные навыки выполнения слесарных и сварочных работ, можете самостоятельно сделать расчет на ветрогенератор своими руками из автомобильного генератора, схема должна отвечать техническому заданию, то можете приступать к работе.

Читайте также  Как замерить напряжение на генераторе мультиметром?

Особенности использования автомобильных генераторов

Автомобильные генераторы используются в готовом виде или переделываются для улучшения характеристик. Ветряк из автомобильного генератора имеет сильные и слабые стороны.

Готовый автомобильный или тракторный генератор

  • Достоинства. Легко купить, собран, имеет небольшой вес и стоимость.
  • Недостатки. Необходима большая скорость вращения, что усложняет схему ветряка. Токосъемники требуют обслуживания, небольшой выход энергии, низкий ресурс работы, для запуска необходима подача энергии на катушку.

Вывод. Ветряк из автомобильного генератора без переделки малопригоден для ветровых электростанций.

Принципиальной разницы между автомобильными и тракторными генераторами нет, существуют небольшие отличия в оборотах ротора и мощности. Почему нет разницы? Все просто – на тракторах и автомобилях одинаковые аккумуляторы, требующие идентичных параметров тока, а генераторы устанавливаются для их обслуживания. Это значит, что их технические характеристики почти не отличаются. Единственное отличие – некоторые тракторные могут самовозбуждаться.

Самодельный с постоянными магнитами

Практика показала, что такое устройство превосходит вышеперечисленные по всем параметрам. Недостаток – довольно сложные и трудоемкие работы. Для изготовления такого генератора лучше использовать асинхронный двигатель, переделка заключается в установке на ротор постоянных магнитов.

Инструкция по сборке и установке ветрогенератора

Все работы следует разбить на несколько этапов и строго придерживаться рекомендованной технологии. Это позволит избежать многих ошибок, уменьшить время монтажа установки и снизить затраты.

Выбор конструкции ветряка

Есть два типа конструкционных решений: горизонтальный и вертикальный ветряк своими руками из автомобильного генератора. Классификация зависит только от расположения ротора ветрогенераторов. На конкретный выбор оказывают влияние следующие факторы:

  • Габаритные размеры и масса генератора. Горизонтальное расположение выбирается для небольших агрегатов, их можно зафиксировать в непосредственной близости к валу ветряка. За счет этого минимизируется число передаточных ступеней, увеличивается КПД и уменьшается стартовая скорость ветра. Вертикальное размещение вала генератора применяется для тяжелых устройств, требующих отдельной прочной и устойчивой площадки для фиксации. Преобразование горизонтального крутящего момента в вертикальное выполняется за счет дополнительной передачи.
  • Сила ветра. Горизонтальные ветряки можно располагать на большей высоте, где показатели скорости ветра выше. Это важное преимущество для всех зон, но в особенности для неблагоприятных с точки зрения средних показателей ветровых нагрузок.

Важно знать. Промышленные ветровые электростанции в зависимости от мощности могут быть двух типов. Для домашнего пользования чаще используются вертикальные: установка ветрогенератора на земле, а привод длинным металлическим валом на специальной мачте – компоновка упрощает процесс периодических технических обслуживаний.

Переделка автогенератора

Одна из самых сложных с инженерной точки зрения задач. Генератор возбуждается аккумулятором, для этого надо устанавливать блок управления. Схема имеет низкие эксплуатационные характеристики и не рекомендуется к использованию.

Намного лучше результаты после переделки ротора, на нем устанавливаются постоянные магниты. Работы технически сложные, надо не только прочно зафиксировать элементы, но и сделать их балансировку. В противном случае на больших оборотах появляются критические нагрузки, быстро выходят из строя подшипники, магниты могут выпадать из посадочных мест со всеми негативными последствиями.

Переделывать необходимо статор и ротор.

  • Статор. Автомобильные генераторы рассчитаны на большие обороты, таких параметров сложно добиться в самодельных установках. Для их уменьшения надо заменить обмотку, увеличить количество витков каждой катушки в пять раз, а диаметр проволоки одновременно уменьшить.
  • Ротор. Металлический надо выбрасывать и точить алюминиевый. Размеры должны учитывать последующую установку бандажа и электромагнитов. Замеры делайте максимально точными, чем ближе магниты к обмотке, тем выше КПД генератора. Неодимовые магниты приклеиваются суперклеем на симметричном расстоянии, полюсы чередуются. Свободное пространство между магнитами заливается эпоксидной смолой, поверхность обтачивается и шлифуется.

Изготовление ветрового колеса

Важно. Определитесь, что именно вы делаете. Если шумный ветряк для отпугивания с грядок птиц – подойдет любое колесо, оно будет при порывах ветра вращаться и издавать неприятные звуки. Если для ветрогенератора, то надо выполнить предварительные расчеты.

Требуется знать силу ветра, рабочие обороты генератора и его максимальное сопротивление.

С учетом исходных данных выбирается тип ветрового колеса, количество и геометрия лопастей и их расположение. Ось может располагаться вертикально или горизонтально, по типу лопастей устройства бывают крыльчатыми, карусельными и барабанными. Каждый тип имеет свои сильные и слабые характеристики.

Расчеты сложные, определятся работа поверхности колеса в зависимости от кинетической энергии ветра.

Интересно знать. Конструкторы разработали критерии идеального колеса для всех типов.

Идеальным ветряком считается устройство, у которого:

  • направление ветра и оси совпадают;
  • лопасти минимальной ширины, но бесконечно большого количества;
  • постоянная циркуляция воздушных потоков вдоль лопасти, а их сопротивление равняется нулю;
  • угловая скорость стремится к бесконечности, а потерянная скорость потока постоянная.

Идеальных показателей невозможно достичь, но к ним надо стремиться. Лопасти рекомендуется делать из легких, прочных и устойчивых к негативному воздействию атмосферных факторов материалов. Оптимальный вариант – листовой прокат из алюминиевых сплавов. Геометрия подбирается на основании расчетных данных для каждого конкретного случая.

Сборка ветряка

Вал ветряка рекомендуется делать из трубы, диаметр подбирается в зависимости от установленных подшипников и размеров вала ротора. Если они неодинаковые, то надо пользоваться переходными муфтами.

Ветровое колесо должно свободно поворачиваться вокруг вертикальной оси с учетом изменения направления ветра, момент вращения создает специальный хвостовик (флюгер). Размеры флюгера должны обеспечивать максимально быструю и точную корректировку устройства при изменении направления ветра и выбираются в зависимости от момента инерции колеса.

Переделка автомобильного генератора для ветряка уменьшает рабочую скорость вращения, ток нужного напряжения вырабатывается уже при 600 об/мин.

Важно. Все подшипники должны быть закрытыми, места вращения смазаны и максимально защищены от окислительных процессов.

Кроме того, надо принимать комплекс мер по предупреждению заклинивания конструкции во время замерзания/размерзания.

Читайте также  Как проверить тестером зарядку генератора?

– Ветрогенератор своими руками из автомобильного

Источник: https://zen.yandex.ru/media/ecoenergetics/kak-sdelat-vetrogenerator-iz-avtomobilnogo-generatora-svoimi-rukami-5cd060198b758300b4f82a3b

Самодельный ветрогенератор из автомобильного генератора

Ветроэлектростанция своими руками из автомобильного генератора

О том, как смастерить самодельный ветрогенератор из автомобильного генератора. Занятие довольно увлекательное и имеет экономический смысл этим заняться прямо сегодня, чтобы через пару недель получить первый дармовой электроток в свою квартиру. А, может, и раньше. Всё зависит от вашей расторопности. Кое-какие незначительные затраты всё же ожидают вас.

Собираем все составляющие, а уж потом начинаем работать. Что надо иметь, прежде чем приступить к сборке ветроустановки? Желательно иметь автомобильный генератор с более мощных машин (автобус, трактор). Учтите при этом, что все узлы надо приобретать в комплекте: аккумулятор, реле, генератор с одной машины.

Так как потребителям подавай переменный ток, то надо иметь и преобразователь, или инвертор. Если мощность этого прибора будет 100 ватт, то этого вполне достаточно для работы двух лампочек от 40 ватт. В той местности, где достаточно высокая скорость ветра (среднегодовая не менее 5,5 м/сек), можно смело устанавливать ветрогенераторы больших мощностей. Но речь идёт о ветроустановках небольшой мощности, для чего вполне пригодны автомобильные генераторы.

Для их сборки надо:

  • автомобильный генератор 12 вольт;
  • вольтметр;
  • реле аккумуляторной зарядки;
  • материал для лопастей;12-ти вольтовый аккумулятор;
  • закрывающаяся коробка для проводов;
  • четыре болта в комплекте с гайками и шайбами;
  • хомуты для крепления генератора.

В первую очередь делаем ротор-ветряк. Оптимальным вариантом для самодельного ветрогенератора с применением автомобильного генератора будет изготовление роторного колеса из 4-х лопастей. Его можно сделать из листового железа, даже из железной бочки. Режущий инструмент – «болгарка», или шлифовальная машина.

После изготовления ветряка соединяем его с осью генератора: сверлим отверстия, соединяем болтами. Затем собираем электрическую схему, устанавливаем мачту, крепим генератор и провода, подсоединяем к аккумулятору, преобразователю напряжения. Словом, делаем всё, как учили в школе на уроках физики по составлению электросхемы.

Монтаж подобного ветрогенератора делается быстро, просто и без особых финансовых затрат. Роторный ветрогенератор имеет свои преимущества: прост, бесшумен, надёжен в работе. Недостаток – боится ураганного напора.

На что способна ветроустановка?

В измерении расстояния самой малой единицей будем считать сантиметр, хотя есть миллиметр, микрон и т.д. Мощность электротока измеряется в ваттах. Это самая малая единица, как сантиметр в расстоянии. Поэтому пользуются киловаттами (1000 ватт). Выработка и потребление энергии измеряется и по времени – 1 час. Итак, мы пришли к сокровенному измерению – (квт/ч). Отсюда и танцуем.

Сколько же может дать ветрогенератор из автогенератора, сделанный собственными руками? 100 — ваттовая лампочка за 10 часов работы расходует 1 квт/ч . Теперь представим себе такую картину. Вы спите – установка при ветре работает. Проснулись и бодрствуете, но не пользуетесь электричеством – ветряк продолжает на вас работать. Вы включили телевизор и начали потреблять энергию – ветряк какую-то часть компенсирует. И вдруг ветер стихает и совсем прекратился. Вот тут-то и пошло-поехало! Энергия идёт только из аккумулятора.

Здесь уже потребуется мощный инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный и подающий её на точки потребления. Если даже ветрогенератор не настолько сильный, чтобы дать нужную мощность, зато по продолжительности работы он достаточно накапливает энергию. И здесь решающее значение имеет ёмкость аккумулятора. Принцип старый, как мир: сколько накопишь, столько и возьмёшь.

Переходим к более точным расчётам. Нам всем интересно знать, сможет ли сделанный нами ветрогенератор из автомобильного генератора потянуть все потребители энергии, которые есть в доме. Потребление энергии одной лампочки мы уже знаем и теперь нетрудно посчитать, сколько их.

С учётом того, что теперь мы всё больше пользуемся энергосберегающими потребителями. А на остальных потребителях (стиральной машине, кухонном комбайне, посудомойке, электродрели и т.п.) указано количество потребляемой мощности.Считаем, но при этом учитываем, что не все же одновременно приборы мы включаем.

А то получится, что и мощной гидростанции будет недостаточно.

Расчёт мощности установки простой до безобразия. Она зависит от напора ветра и площади вращения винта, или площади лопастей, в которые ударяет ветер. Начинает «просыпаться» установка при ветерке 2м/сек, а наиболее продуктивная её работа при ветре 10-12 м/сек.

Итак, считаем. Специальная литература предлагает несколько формул подсчёта мощности ветроустановок. Возьмём самую простую. Они мало чем отличаются и результаты подсчёта незначительны один от другого. Покажем формулу не в условно-буквенном выражении, а в словесном.

Мощность равна площади винта, помноженной на 0,6, полученное число снова умножаем на скорость ветра в кубе. Вот и вся формула. Сравниваем с нашим «аппетитом». Если такая установка обеспечит необходимой энергией – устанавливаем. Если нет, то ставим несколько малых ветрогенераторов, или монтируем гибридную установку, подкрепив её солнечными батареями.

«Золотая» цифра потребления электроэнергии средней семьи 360 квт/ч в месяц. Средняя нагрузка 0,5 квт, а пиковая, самая напряжённая, когда включено много приборов, составляет 5 квт/ч. Значит, ваш 5-киловаттный ветрогенератор сможет потянуть нагрузку. А если круглосуточно работают отопительные батареи – то при месячном потреблении 700 квт/ч и выше такая установка при слабых ветрах уже не потянет.

В.Ильин

на тему создания генератора из асинхронного двигателя:

Источник: https://altenergiya.ru/veter/samodelnyj-vetrogenerator-iz-avtomobilnogo-generatora.html