2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ветряк своими руками шаговый двигатель

Генератор для ветряка своими руками

Наиболее распространенным вариантом применения ветряков является выработка электроэнергии. Кажется, что может быть проще, чем сделать ветряк, насадить на него ось электрогенератора и готово! Можно пользоваться электричеством!

Но не все так просто. Рассмотрим, почему.

Все ветряные установки или ветряки приводятся в действие, т.е. начинают вращаться при помощи силы ветра. От мощности потока ветра зависит то, какое количество энергии мы сможем получить от генератора.

Следующей важнейшей характеристикой ветряной установки является КИЭВ – коэффициент использования энергии ветра. У наилучших образцов ветряков данный показатель составляет 40-50% (хотя встречаются утверждения о 60-80% КИЭВ, что является преувеличением продавцов данных моделей). Поэтому в действительности можно рассчитывать на то, что ветряк будет применять только 25-30%, притом, что расчетную мощность ветряка нужно делить на 3-4. Это то, что можно действительно получить от ветроустановки при условии применения идеального электрогенератора.

О мощности ветряка. Многие могут не поверить, и это на самом деле выглядит парадоксально, но мощность ветряка (помимо скорости ветра) зависит от его площади. Ее также называют «площадь ометания». Существует много практических подтверждений и математических доказательств, но мощность ветряка, имеющего одну лопасть (которая описывает круг диаметром D), и ветряной установки с 6 лопастями этого же диаметра одинакова! В это можно верить или не верить, но это так!

Дело в том, что лопасти для ветра являются не отдельными «дощечками», и он давит не на каждую по очереди, а как диск, круг. Поэтому важно не количество лопастей, а их площадь. При раскручивании лопасти ветряка, ветер придает ей скорость. Наряду с угловой скоростью вращения, у лопасти есть еще линейная скорость. А значит, так как она крутится не в вакууме, то она встречает сопротивление воздуха, которое увеличивается пропорционально скорости в кубе. Тем более что лопасть является не плоской дощечкой, а своего рода аэродинамическим профилем, который имеет определенную толщину и угол поворота. И при вращении данный профиль «натыкается» на воздух пространства между лопастями.

Получается, что чем большую мощность потока мы желаем получить, увеличивая количество лопастей, тем большее воздушное сопротивление им приходится испытывать при вращении. В итоге – что указано выше – мощность ветряной установки зависит не от количества лопастей, а от площади ометания.

Мы подошли к следующей важной характеристики ветряка – быстроходности – это величина, которая показывает, насколько линейная скорость лопасти больше скорости ветра.

Например, если нам известно, что быстроходность ветряка равна 7, то это означает, что на кончике его лопасти линейная скорость в 7 раз выше скорости ветра. И в случае, когда скорость ветра равна 10 м/с, кончик его лопасти передвигается по воздуху со скоростью 70 м/с, т.е. 250 км/час! Поэтому настоятельно рекомендуем не пытаться остановить лопасть руками. Их срежет как бритвой.

Такие ветряки шумят как пылесосы, т.к. постоянно нарезают воздух своими лопастями, создавая звуковые волны.

Проблему шума адресуют в вертикальных ветряках, т.к. обычно быстроходность вертикальных ветряков ниже горизонтальных.

Мы еще вернемся к быстроходности ветряка и ее расчету, а сейчас посмотрим, чем она важна для выработки электрической энергии.

Генератор

На Руси исстари повелось добывать электроэнергию при помощи специальных устройств – генераторов. Существует много конструкций генераторов, но в плане использования их с ветряками нас интересуют электрогенераторы, которые вырабатывают электроэнергию в процессе вращения. На самом деле, кто добра от добра ищет. Ветряк предоставляет вращение, его и нужно использовать.

В ходе строительства ветряка мастер обязательно сталкивается с тем, что генераторов, предназначенных для ветряка, вообще-то НЕТ. В природе они, конечно, есть, их даже выпускают серийно. Но приобрести их достаточно сложно и по возможности, и по цене. Это слишком специфическая вещь, именно поэтому их так мало и они такие дорогие. Поэтому приходится или изготавливать генератор для ветряка самостоятельно или приспосабливать то, что есть.

А что мы можем использовать? Выбор не богатый. Это двигатели с постоянными магнитами, автомобильные генераторы, шаговые двигатели, генераторы от изношенных бензогенераторов, асинхронные двигатели. Другими словами, почти любые электродвигатели. Согласно теории, любая электрическая машина обратима. Т.е. любой электрический двигатель в определенных условиях может работать в качестве генератора с определенной эффективностью, серьезностью и ценой переделки.

Почему нельзя применять просто то, что есть? Потому что оно все – быстроходное! Восклицательный знак не означает ничего хорошего. Кроме, разве что, шаговых двигателей. Они тихоходны по определению. Все остальные двигатели-генераторы работают на 1000 оборотах в минуту и более (15-20 об/секунду).

Чтобы получить обратный эффект – генерацию электротока, им необходимо придать соответствующие обороты. Например, самый дешевый и доступный вариант, как кажется, приличного генератора в 0,5 КВт – автомобильного, сталкивается с цифрой в 2-3 тыс. об/мин.

Даже на холостых оборотах двигатель машины держит вращение на скорости 800 об/мин. Также добавляется мультипликация шкивов генератора и мотора как минимум 1:2. Генератор крутится изначально на 1500 об/мин. А если поддать газу и «открутить» мотор до 3-4 тыс. (рядовая ситуация) – то генератор выдаст свои полкиловатта. На 5-8 тыс. об/мин.

Аналогично и с остальными моторами. Что ни возьми – не найти ничего меньше 1000 об/минуту.

Читать еще:  Датчик температуры воздуха системы управления двигателем

Вернемся к быстроходности ветряка и пересчитаем данный параметр, учитывая скорость ветра, размеры ветряной установки, и обнаружим, что обороты вала ветряка недостаточно велики. У наиболее быстроходных ветряков и при оптимальном ветре – 200-400 об/минуту!

Поставим мультипликатор, скажут многие, и обороты повысятся в 5-10 раз! (То, что повышает обороты – это мультипликатор, а то, что понижает – это редуктор). Справедливости ради скажем – так и делается обычно. Но только на мощных больших ветряках. На ветряках, мощность которых менее 500 Ватт, мультипликаторы являются роскошью. Качественный и надежный необслуживаемый мультипликатор с небольшими потерями – дорогое удовольствие. И цена его переносится на стоимость вырабатываемого электричества. Поэтому использование мультипликатора в «домашнем» ветряке никак необоснованно. Если, конечно, он не достался каким-то образом бесплатно.

Из низкооборотных генераторов в нашем распоряжении есть лишь шаговые двигатели. Шаговый двигатель – это двигатель, вращающий свой вал на определенный угол (шаг) при подаче импульса напряжения на его обмотки. У таких моторов обычно несколько обмоток, а их ротор просто напичкан магнитами. Этот выгодный факт и дает возможность применять шаговые двигатели в качестве генератора ветряка. В результате придания валу шагового двигателя вращения извне, он приступает к выработке электричества, причем достаточно эффективно.

«Вычислить» шаговый двигатель легко. При вращении вала его вращения не плавные, а как бы толчками. Данный эффект имеет название «залипание». Если закоротить все выводы такого двигателя, то вращение вала заметно затруднится. Это означает, что шаговый мотор уже вырабатывает электричество. Это общеизвестный метод проверки двигателей постоянного тока «на вшивость». Если в момент закорачивания выводов стало труднее вращать вал мотора, то электромотор в свете применения его как электрогенератора небезнадежен и можно смело снимать его характеристики.

Достать шаговый электромотор небольшой мощности легко. Любой принтер, который продается на интернет-аукционах за 100-300 рублей, имеет минимум 2 таких двигателя. Один двигал головку, второй – бумагу. Сканер и старые дисководы на 5,25 дюйма — по 1. Это вполне хорошая новость. Плохая новость состоит в том, что легко достать только шаговые двигатели совсем малой мощности! 1-2-3 Ватта. Достать шаговый двигатель минимум на 30-50 Ватт – редкая удача, если это получилось, то можно считать, что у вас в кармане отличный генератор для ветряка.

Как можно использовать шаговый двигатель на 2 Ватта? Например, можно с его помощью заряжать аккумулятор плеера, мобильника и т.п. Этой мощности будет достаточно. Нужно 10-20 Ватт? Установите 10 таких двигателей. Они стоят совсем недорого.

А если вам нужно получить с ветряка 200-300 Ватт, при этом желательно дешевле (помним о соотношении затраты/отдача), то придется сделать генератор самому. Это сложно, но вполне возможно.

Как сделать самодельный ветрогенератор?

Как сделать самодельный ветрогенератор?

Как бы там ни было, в этой статье речь пойдёт об изготовлении простого ветряка, способного выдавать небольшое напряжение в районе 10-14 Вольт. Материалом для изготовления лопастей ветрогенератора послужила обычная канализационная труба 110 диаметра, а для их сборки — лёгкие диски от старых электросчетчиков.

Впрочем, о том, как сделать самодельный ветрогенератор своими руками, читайте ниже.

Как вырезать лопасти ветрогенератора?

Пожалуй, самым сложным этапом в изготовлении самодельного ветрогенератора, является вырезка и сборка лопастей. В качестве основного материала для их изготовления была выбрана канализационная труба 110 диаметра длиной в 0,5 метра. Можно конечно использовать и другие материалы для изготовления лопастей ветрогенератора, главное условие к ним, это хорошие антикоррозийные свойства, достаточная прочность и малый вес.

Итак, в первую очередь следует разрезать канализационную трубу вдоль на три равных части. Здесь без рулетки, маркера или строительного карандаша просто не обойтись. Для разрезания трубы можно использовать болгарку, например с диском по металлу или ручную пилу. Когда труба разрезана, можно работать с каждым куском по отдельности, но достаточно вырезать по шаблону лишь одну лопасть ветрогенератора, как остальные две затем очень легко сделать по ней.

Самое сложное в изготовлении самодельного ветрогенератора своими руками, это, как было сказано выше, вырезка и сборка лопастей. Спешить здесь не нужно, всё должно быть сделано точно и без ошибок. Когда лопасти ветрогенератора вырезаны в точности по шаблону, их края нужно обработать напильником и наждачной бумагой, а дальше можно приступать к их сборке.

Сборка лопастей ветрогенератора

Самым простым способом сборки лопастей ветрогенератора, как по мне, является их прикручивание между двумя легкими алюминиевыми кругами. Круги я нашёл уже готовые из дисковых электрических счетчиков. Чтобы соединить их друг с другом и зафиксировать между лопасти ветрогенератора, мне пришлось лишь выполнить разметку и сделать 8 небольших отверстий под выбранные мною болты.

Если конечно аналогичных готовых кругов нет, то их придётся чем-то заменить или вырезать из лёгкого металла. В принципе, работа эта не сложная, но в тоже время требующая терпения и сноровки в работе с определенными инструментами.

Как сделать самодельный ветрогенератор своими руками?

Когда лопасти ветрогенератора собраны, остается лишь подсоединить к ним шаговый двигатель. Самое простое решение — это рассверлить в дисках от электросчетчика и так имеющееся в них небольшое отверстие, что мною и было сделано после сборки лопастей.

Читать еще:  Двигатель внешнего сгорания двигатель стирлинга своими руками

Главное, чтобы отверстие не получилось бы слишком большим, поскольку в противном случае вал двигателя будет проворачиваться. Следует заметить, что это временное решение для соединения лопастей и двигателя ветрогенератора, впоследствии и тот и другой элемент ветряка будет надёжно соединён посредством фланцев.

Теперь несколько слов о диодном мосте ветрогенератора, поскольку он в данной сборке также имеется. Взят диодный мост для самодельного ветрогенератора из обычного фонаря, который подзаряжается от сети 220 Вольт.

После проверки, схема оказалось вполне работоспособной, ветрогенератор при маленьких оборотах, выдавал желаемые 12 Вольт, которые можно использовать для зарядки аккумулятора.

ветрогенератор своими руками

хочу сделать ветряк,но не хватает информации.помогите если есть идеи,а лучше опыт.

Вот здесь интересные конструкции.
» >
» >

Спасибо там действительно есть интересная информация.

2prosto-king1 Тут вот публикация в прессе одна появилась: . Решение простое и где-то уже публиковалось. И не раз. А если поискать в интернет, то много чего есть:

с самим ветряком всё более-менее ясно.остаётся открытым вопрос:возможно ли сделать шаговый двигатель на 2-3кВт.Если возможно,то как?

Украдено с bash.org.ru:
«Из СНГ прислано:
И был случай, не знаю, чем закончился.
Мужик один поставил ветряк дома. У нас же хороший ветер, можно квартиру светом обеспечить. Так его прокуратура трясла за незаконное потребление света и заставляли его поставить счётчики на ветряк.»

avaks написал :
Так его прокуратура трясла за незаконное потребление света

ну так прокуратуре завсегда легче с народом по подобным проблемам тягатся чем ошибки родственных органов разгребать.

Построить ветрогенератор — не суть проблема. Проблема в том, что для обеспечения уверенной работы домашней электрики необходимо состыковать «ветряк» с могучей аккумуляторной батареей. Без этого ветрогенератор — просто дорогая игрушка.

А с этим — очень дорогая.

Кто бы что ни говорил, но в случае ВОЗМОЖНОСТИ подключения к ЛЭП остальные способы получения энергии чаще всего экономически нецелесообразны.

Superrat73 написал :
Кто бы что ни говорил, но в случае ВОЗМОЖНОСТИ подключения к ЛЭП остальные способы получения энергии чаще всего экономически нецелесообразны.

Если ближайшая ЛЭП находится километрах в 100 от объекта, то очень даже
экономически целесообразны

Superrat73 написал :
Построить ветрогенератор — не суть проблема. Проблема в том, что для обеспечения уверенной работы домашней электрики необходимо состыковать «ветряк» с могучей аккумуляторной батареей. Без этого ветрогенератор — просто дорогая игрушка.
А с этим — очень дорогая.

Глоавное-ставить реальные цели.Мне ветряк нужен как ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ источник обогрева дома,а для этого не надо дорогостоящих стабилизаторов и высоко ёмких акумуляторов.

prosto-king1 Дорого и не реально изготовить работающий ветряк на несколько киловатт на коленке, для этого нужна хорошая техническая база.

cimon в общем то сами ветролопасти и мачту я уже почти сделал.основная загвоздка в генераторе:ставить автомобильный не хочу,а для изготовления шагового недостаточно информации.кстати мачта и ветролопасти обошлись не очень дорого,когда закончу конструкцию выставлю фото.

prosto-king1 На какие обороты генератора расчитываете и мощность?

cimon написал :
На какие обороты генератора расчитываете и мощность?

Знаешь земляк(я вырос в Караганде),по мощности мне достаточно 1Кв,а рабочий ветер метров с 10.

prosto-king1 написал :
возможно ли сделать шаговый двигатель на 2-3кВт.Если возможно,то как?

На основе магнитов из сплавов ниодима, бром и железа(NdFeB)
(можно заказать у китайцев)

Ещё трошки информации:

И ещё ссылка на форум » > Там по теме должны что-дь найти.

По шнековым ветродвигателям есть статьи » >
Склоняюсь больше к шнековым конструкциям. Альтернатива между лопастными (КПД) и роторными (скорость).
Особенно, когда есть желание установить во дворе, но плотность с соседями — «шанхай»
Главная задача — сконструировать как можно более низкооборотный генератор, чтоб исключить редукцию. Шаговики (многополюсники) хорошо для этого подходят. Практического опыта пока нет, но орех уже спилил под ветряк

Самодельный ветряк флюгер — анемометр на основе шагового двигателя. Как самому сделать анемометр.

С началом дачного сезона я решил перейти от теории к практике в части постройки ветряка для своих дачных нужд. Но поскольку не зная броду я в воду соваться не люблю, я решил для начала подсобрать статистики в плане ветра. А для этого – построить анемометр. Анемометр я решил делать на основе шагового двигателя. Во первых, он выдает практически синусоиду, частота которой зависит от частоты вращения вала (читай, скорости ветра, который будет вращать крыльчатку – пропеллер). Во-вторых, шаговый моторчик – это практически генератор мощностью в несколько Ватт и в дальнейшем его можно будет использовать для каких то нужд. Например, пусть аккумулятор заряжает, от которого будет освещаться садовый туалет, стоящий на отшибе. Тем более, что этот электрогенератор мне обходился куда дешевле провода, если бы его пришлось тянуть к этому туалету. Или воду пусть греет…

Выбрав из своего барахла шаговый моторчик с наименьшим залипанием вала (есть у них такой неприятный эффект) и с максимально большим числом шагов на один оборот, я озаботился изготовлением пропеллера. Решение проблемы обнаружило себя в виде крыльчатки от старого напольного вентилятора, который уж Бог весть когда был вывезен на дачу ради находящегося в нем электродвигателя. Ее и решено было использовать в качестве пропеллера. К тому же, вал шагового двигателя и отверстие в пропеллере чудесным образом подошли друг к другу. Даже не потребовалось делать какой либо переходник. Диаметр пропеллера был почти 40 см, что сулило, вобщем неплохую снимаемую мощность при сильном ветре ( 50 Ватт при 8-9 м/сек!) . Разумеется, потребовался бы другой двигатель – генератор.

Читать еще:  Двигатель актиона не набирает обороты

Почему именно ветряк пропеллерного типа? Ведь обычно анемометр — это 3-4 чашечки, закрепленные на оси и вращающиеся при любом направлении ветра, не отслеживая его направление. Однако их ометаемая площадь достаточно мала, и я опасался, что скорость ветра при которой начнет вращаться анемометр будет достаточно высокой. Я просто упущу информацию о слабых ветрах. Не скажу, что бы меня это сильно волновало, поскольку ветры менее 3 м/с мало интересны в плане энергетики. Но все же. Да и насадить готовый винт на готовый мотор – это куда как проще, чем городить вертушку из чашек, балансировать ее, делать датчик, отслеживающий скорость вращения. А в конце концов — мне надо просто собрать статистику ветров. А не суть, каким способом.

Насадив на ось двигателя пропеллер, я опробовал его «в деле». К моей радости, пропеллер раскручивался даже от очень слабого ветра. Это и понятно — «лопухи» пропеллера работали как ветряк парусного типа и занимали практически всю ометаемую площадь пропеллера. Это сулило очень высокую чувствительность, хотя и невысокую быстроходность. Впрочем, это компенсировалось большим числом полюсов шагового моторчика.

Всю внешнюю арматуру самодельного анемометра я сделал из совершенно подручных материалов, нашедшихся в моем сарае. Несущую траверсу решил сделать из двутавровой дюралевой балочки, держатель двигателя в виде хомута — из обрезка 2-х миллиметрового алюминия, а киль — из обрезка дюралевого отлива, оставшегося при установке пластиковых окон. Т.е. практически весь прибор у меня получался из «крылатого» металла, что было несколько символично. Да и с коррозией вопрос отпадал. А ведь анемометру предстояло работать практически целый год, накапливая статистику. В жару и мороз, под солнцем и в дождь и в снегопад.

Размеры вобщем, задавались произвольно, но с оглядкой на довольно большой пропеллер. В траверсе были сделаны соответствующие вырез и паз для крепления киля. Шаговый двигатель крепился широким алюминиевым хомутом сложной формы. В качестве крепежа применялись винты М3, с шайбами и гровером. После испытаний планировалось все резьбовые соединения залить краской, что бы они не раскручивались от неизбежной микровибрации.

Были просверлены все необходимые отверстия и собран собственно сам флюгер – ветряк – анемометр. Вначале последовали «ручные» испытания, которые меня полностью удовлетворили. Ветряк охотно страгивался даже при слабом ветре, а усилия поворота при смене направления ветра были весьма ощутимы рукой.

Оставалось найти точку равновесия на траверсе и устроить крепление ветряка, что бы он свободно вращаться при изменении направления ветра.

После того, как точка равновесия была найдена, была выпилена часть тавра в нижней части балки. В качестве оси вращения использован небольшой отрезок дюралевой трубки диаметром 10 мм. Вдоль трубки сделан пропил, в который вставлялась вертикальная часть балки и просверлены два отверстия. Винтами с гайками оси крепилась к несущей траверсе достаточно надежно. (на фото достаточно крупно изображен этот узел).

При устройстве поворотного узла было решено пока отказаться от подшипников. В конце – концов, ось в любой момент можно было и заменить. В качестве направляющей муфты был подобран отрезок другой дюралевой трубки, чуть больше диаметром, чем ось, и ось вращалась внутри муфты совершенно свободно.

Что бы траверса не терлась о муфту и не создавала дополнительное трение повороту, проложены несколько шайб, обильно смазанных машинным маслом. И таким образом вращение флюгера – анемометра стало весьма легким и он практически мгновенно реагировал на изменение направления ветра.

На время «ходовых» испытаний я просто прикрутил муфту в длинному металлическому профилю с помощью широкой специальной изоленты. Разумеется, после калибровки и при установки анемометра на штатное рабочее место, я применю либо хомуты, либо какой либо другой надежный способ крепления муфты к мачте.

В качестве испытательной мачты послужил металлический пофиль 20 х 20 мм, длиной метра 3,5. И уже на такой высоте, ветер дует немного сильнее, чем у поверхности. И анемометр вращался со скоростью несколько оборотов в секунду при хорошем, крепком ветре.

Таким образом, после испытаний и установки анемометра стационарно на высоту 6-8 метров, можно будет приступать к сбору статистики о ветровой обстановке в месте будущей эксплуатации большого ветряка. Разумеется, перед этим его надо откалибровать и устроить систему сбора статистики. Но это темя для других статей.

Следует сказать, что не всем требуется анемометр. Кому то пригодится и походный ветроэлектрогенератор. В данном случае — это практически готовая конструкция. Только желательно, конечно использовать более мощный шаговый моторчик (Ватт на 10-15) и сделать конструкцию легко разборной. Ну и на выход генератора поставить диодные мосты, что бы можно было заряжать аккумуляторы.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector