Ветро генератор из асинхронный двигателя. Самодельный асинхронный генератор. Рассмотрим основные этапы переделки

Для самодельного ветряка удобно использовать асинхронный генератор. Он сразу вырабатывает переменный ток, и нет необходимости подключать инвертор, что упрощает схему сборки. Это означает, что всеми бытовыми приборами можно пользоваться прямо от ветряка. Сделать асинхронный генератор своими руками несложно. Достаточно найти старый асинхронный двигатель (АД) от какого-либо бытового прибора и использовать его в качестве основы для ветряка. Понадобится, правда, несложная переделка.

Принцип работы асинхронного двигателя и генератора

Асинхронный двигатель - это электродвигатель переменного тока. Его особенность состоит в том, что магнитное поле, которое производится током обмотки статора, и ротор вращаются с разной частотой. В синхронных двигателях их частота совпадает. Наиболее распространенная конструкция АД включает в себя фазный ротор и статор, между которыми находится воздушный зазор. Но встречаются и двигатели с короткозамкнутым ротором. Активная часть АД - это магнитопровод и обмотки. Остальные элементы обеспечивают жесткость конструкции, возможность вращения и охлаждение. Ток в таком двигателе появляется благодаря электромагнитной индукции, которая возникает при вращении магнитного поля с определенной скоростью.

В свою очередь, асинхронный ветрогенератор - это двигатель, который работает в генераторном режиме. Приводной ветродвигатель вращает ротор и магнитное поле в одном направлении. При этом возникает отрицательное скольжение ротора, на валу появляется тормозящий момент, после чего энергия передается на аккумулятор. Для возбуждения ЭДС в дело идет остаточная намагниченность ротора, а усиление ЭДС происходит за счет конденсаторов.

Чтобы приспособить АД под ветряк, вам нужно создать в нем движущееся магнитное поле. Для этого проведите ряд преобразований:

Подберите неодимовые магниты для ротора. От их силы и количества зависит сила магнитного поля.
Проточите ротор под магниты. Это можно сделать при помощи токарного станка. Снимите пару миллиметров со всей поверхности сердечника и дополнительно сделайте углубления под магниты. Толщина проточки зависит от выбранных магнитов.
Сделайте разметку ротора на четыре полюса. На каждом разместите магниты (от восьми штук на полюс, но лучше больше).
Теперь нужно зафиксировать магниты. Сделать это можно при помощи суперклея, но тогда удерживайте элементы пальцами до тех пор, пока клей не схватится (при контакте с ротором магниты будут менять свое положение). Или закрепите все элементы скотчем.
Следующий шаг - заполнение свободного пространства между магнитами эпоксидной смолой. Для этого обмотайте ротор с магнитами бумагой, поверх нее намотайте скотч, а концы бумажного кокона загерметизируйте пластилином. После изготовления такой защиты внутрь можно заливать смолу. Когда эпоксидка окончательно высохнет, удалите бумагу.
Зачистите поверхность ротора наждачкой. Для этого используйте бумагу средней зернистости.
Определите два роторных провода, которые ведут к рабочей обмотке. Остальные провода обрежьте, чтобы не путаться.

На этом основные преобразования завершены. Дополнительно вы можете приобрести контроллер, а из кремниевых диодов сделать выпрямитель для вашего ветрогенератора. Кроме того, проверьте вращение двигателя. Если ход тугой, замените подшипники. Быстрый совет: если хотите увеличить силу тока, а также снизить напряжение в вашем агрегате, то не поленитесь и перемотайте статор толстой проволокой.

Тестирование генератора

Перед установкой готового генератора на осевую конструкцию или мачту нужно его протестировать. Для тестирования понадобится дрель или шуруповерт, а также какая-нибудь нагрузка, например, обычная лампочка, которую вы используете в быту. Подсоедините их к вашему агрегату и посмотрите, на каких оборотах лампочка горит ярко и ровно.

Если тестирование показывает хорошие результаты, то можно приступать к монтажу ветряка. Для этого необходимо изготовить лопастные элементы, осевую конструкцию, подобрать аккумулятор. Подробнее о том, как собрать ветрогенератор, можно почитать .

Правила эксплуатации асинхронного ветрогенератора

Такой ветряк обладает рядом особенностей, которые нужно учитывать при эксплуатации:

Будьте готовы, что КПД готового устройства будет постоянно колебаться (в пределах 50%). Устранить этот недостаток невозможно, это издержки процесса преобразования энергии.
Позаботьтесь о качественной изоляции, а также заземлении ветрогенератора. Это обязательное требование безопасности.
Сделайте кнопки для управления устройством. Это значительно упростит его использование в дальнейшем.
Кроме того, предусмотрите места для подключения измерительных приборов. Это обеспечит вас данными о работе вашего агрегата, позволит проводить диагностику.

Если сравнивать асинхронный и синхронный ветрогенераторы, то у асинхронных есть как преимущества, так и недостатки.

Преимущества заключаются в следующем:

Мощные устройства с простой конструкцией, небольшими размерами и весом.
Высокий уровень эффективности при выработке энергии.
Нет необходимости в инверторе, потому что такой ветрогенератор производит переменный ток (220/380В). Он может непосредственно питать бытовые устройства или работать параллельно с сетью централизованного энергоснабжения.
Выходное напряжение очень стабильно.
Частота на выходе не зависит от скоростей ротора.
Обладает высокой устойчивостью к коротким замыканиям, защищен от влаги и грязи.
Может служить многие годы, так как содержит мало изнашивающихся элементов.
Работает на конденсаторном возбуждении.

Недостатки такие:

При отсутствии аккумулятора асинхронный генератор может затухать в моменты перегрузки. Это является ограничителем для использования такого агрегата. Но для ветряка такой недостаток неактуален, потому что его конструкция предполагает накопитель энергии. О том, как выбрать аккумулятор для ветряка, можно прочитать .
Конденсаторные батареи имеют высокую стоимость, поэтому переделка старого АД - это оптимальное решение вопроса.
Оборотность генератора находится в обратной зависимости от его массы.

Таким образом, ветрогенератор своими руками из асинхронного трехфазного двигателя - это недорогое и удобное решение для дома.

Конструкция этого ветрогенератора, достаточно простая и надежная. Это первая попытка переделки асинхронного двигателя в генератор на постоянных магнитах. Как то разбираясь в подвале нашел движок старый, но совсем не пользованный. Решил на нем и потренироваться. Мощности большой с него не ждал, так как двигатель четырех полюсной. Но опыт и практика иногда важнее Киловатт.

Разобрал я его, все внутренности в приличном состоянии оказались, что порадовало.
Рассчитал какие магниты подходят (точнее какие доступнее из возможных), проточку ротора. Отдал ротор токарю, тот поколдовал над ним полчасика, и вот я обладатель заготовки.

Не торопясь рассчитал скос магнитного полюса. Если клеить магниты без скоса, то залипания будут сильные, и сдвинуть вал генератора ветер не сможет. Напечатал шаблон наклейки магнитов. Пробил отверстия. Наклеил на заготовку и начал клеить магниты.

Больших проблем не было. Все магниты наклеил за два вечера (по два часа с перерывами на пиво и прочие неотложные дела).

Утром обмотал ротор прозрачным скочем, начиная снизу, герметично, вверху немного оставил зазор. Залил не торопясь эпоксидку. Все получилось нормально. Запас при проточке ротора взял больше расчетного, и все равно оказалось мало. Ротор не захотел входить. Переклеивать магниты залитые смолой я не стал. Просто обточил аккуратно на наждаке на малых оборотах с водой (не рекомендую этого делать без крайней нужды, так как неодимовые магниты не терпят перегрева). Собрал генератор. Залипаний практически нет (двумя пальцами легко страгивается).
Генератор готов. Снимаем характеристики. Это первый замер, который я делал сразу после сборки. Гарантировать точность оборотов не могу, не было чем фиксировать точно.
Перед испытаниями

А эти замеры делал не так давно. Соединение -фазы выпрямлены и последовательно.

Теперь нужно было делать лопасти. Рассчитал их не я. Вот что вышло.
Диаметр турбины 1.7 метра, быстроходность Z 5.

Собрал головку, но проверить как? А руки чешутся. Взял генератор с установленными лопастями и полез на крышу не высокую. Ветра почти нет. Покрутился вместо флюгера, а ветерок возьми да дунь слегка. Кто нибудь держал генератор при вращающимся винте? И не надо. Отвернуться от ветра совсем не просто. В общем был похож на настоящего Карлсона (который живет на крыше ). Все кто наблюдал эту картину от души посмеялись, а мне было немного не по себе (и это мягко сказано).
В общем эта модель благополучно отработала несколько месяцев, потом демонтирована на реконструкцию. Ни каких повреждений не обнаружил.

Ну а сейчас он вот такой

Здесь небольшой видеоролик про этот Вертяк:

Ну а я продолжаю искать, испытывать и строить другие варианты, и остановиться уже не могу.
Наверно еще опишу другие конструкции.

Ранее мы уже рассматривали , исходя из популярности даной темы, предлагаем создать ветрогенератор из асинхронного двигателя. Необходимо немного переделать электродвигатель, как это сделать читаем далее.

Как сделать ветрогенератор своими руками из асинхронного двигателя

Чтобы сделать генератор для ветрогенератор, мы воспользуемся асинхронным двигателем.

Чтобы изменить двигатель, надо проточить ротор для магнитов, приклеить магниты к ротору и залить эпоксидкой. Кроме того, статор надо перемотать проводом с большей толщиной, дабы понизить показатель напряжения, увеличить ток. Но двигатель мы решили оставить нетронутым, выполнить лишь переделку ротора. Мы воспользовались агрегатом трехфазного типа, мощность его составляет 1,32 киловатт.

Выполняется проточка ротора мотора на токарном станке. Отметим, что в случае данного ротора мы не пользовались гильзой, которая надевается обычно под магниты. Ее наличие объясняется необходимостью усилить магнитную индукцию, магнитами через гильзу замыкаются поля, не происходит рассеивания магнитного поля, все направляется в сторону статора. Данная система предполагает использование весьма сильных магнитов, размер которых составляет 7,6x6 миллиметров. Берется 160 штук, с их помощью обеспечивается достаточная электродвигательная сила и без гильзы.

Первоначально, прежде чем наклеивать магниты, ротор размечается на 4 полюса, выполняется расположение магнитов со скосом. У двигателя было четыре полюса, из-за того, что не происходило перематывания статора, должны присутствовать 5 магнитных полюсов. Выполняется чередование каждого полюса, «южного» и «северного». Полюсам необходимы определенные паузы, магниты здесь располагаются более плотно. После того, как мы разместили магниты, они заматывались с помощью скотча, фиксировались эпоксидкой.

Ротор залипал, ощущалась также проблема в процессе валового вращения. Мы внесли некоторые изменения, удалили магниты и смолу, после чего выполнили новое размещение элементов. При этом упор был сделан на большую равномерность при установке. Выполнив заливку, мы поняли, что залипание стало менее заметным, кроме того, напряжение в процессе вращения генаратора на одинаковых оборотах стало меньше, показатель тока чуть-чуть увеличился.

Мы собрали ветрогенератор и решили прикрепить к нему то или иное приспособление. Решено было прикрепить лампу на 60 ватт и 220 вольт, на оборотах от 800 до 1000 она накаливалась полностью. Кроме этого, чтобы проверить возможности, мы прикрепили лампочку, мощность которой составляет 1киловатт. Обеспечен был половинный уровень нагревания. При 800 оборотах в минуту уровень напряжения составлял 160 вольт. Помимо этого, мы попытались выполнить подключение кипятильник на 0,5 киловатт, очень быстро вода нагрелась.

Рассмотрим подробно винт. Материалом для лопастей выступала поливинилхлоридная труба, диаметр которой равен 160 миллимеров. На фотографии можно увидеть винт, его диаметр составляет 1,7 метра, здесь представлена информация, исходя из которой, выполнялись лопасти.

Несколько позже мы сделали стойку, у которой есть поворотная ось, позволяющая прикреплять хвост и генератор. У системы схема, при которой ветровая головка уходит от ветра с помощью хвостового складывания. Именно поэтому здесь есть определенное смещение от осевого центра системы, при заднем расположении штырька (шкворня, предназначенного для хвоста).

Мы прикрепили ветрогенератор своими руками к мачте, длина которой равняется девять метров. Генератором обеспечивалось напряжение холостого хода, которое достигало 80 вольт. Мы попытались выполнить подключение двухкиловаттного тенна, через определенный промежуток времени он нагрелся, соответственно, можно сделать вывод о наличии определенной мощности у ветряка.

Затем мы собрали специальный контроллер, после чего выполнили подключение с его помощью аккумулятора к зарядке. Обеспечен неплохой показатель по току, появился шум, подобный тому, как происходит при использовании зарядных приспособлений.

В соответствии с данными на электромоторе, показатели были равны 220-380 вольт, при силе тока от 6,2 до 3,6 ампер, соответственно, показатель сопротивления агрегата равняется 35,4ом треугольник/105,5 Ом звезда. В случае двенадцативольтного аккумулятора, заряжающегося по такой схеме, как «треугольник» (самый частый вариант), то получится, что при скорости ветра от 8 до 9 метров в секунду ток составляет около 1,9 ампер, что равняется всего-навсего 23 ватт в час.

Настолько существенное падение объясняется высоким уровнем сопротивления генератора, именно по этой причине выполняется перемотка статора проводом более существенной толщины, благодаря этому гарантируется уменьшение сопротивления агрегата, от чего зависит и показатель силы тока.

Надеемся наша инструкция как создать ветрогенератор для дома своими руками из асинхронного двигателя вам поможет сделать ветрогениратор.

Многие умельцы, особенно живущие в сельской местности, привлекают на свою службу возобновляемые источники энергии, а именно ветровые электроустановки.

Покупка промышленной ветрогенераторной установки выльется в довольно ощутимую копеечку, поэтому используя старую технику можно создать довольно приличный ветрогенератор.

Основная проблема заключается в получении номинальных электрических параметров, для этого устройство должно обладать высокой скоростью вращения.

Как сделать ветряк своими руками

В качестве генератора для ветряка своими руками используется отслуживший свой срок, генератор от сельскохозяйственной техники: с комбайна, трактора, автомобиля, скорость вращения в этих генераторах будет от 3 до 7 тыс. об/мин.

На практике оказывается, что ветроколесо роторного типа вертикального расположения может развить скорость примерно 60 об/мин, горизонтальное расположение вентиляторного трехлопастного колеса с горизонтальным расположением при скорости ветра достигает 300 об/мин.

Для того чтобы как сделать ветряк своими руками и достичь эффективной работы генератора рекомендуется применить мультипликатор (редуктор), существует несколько нюансов по применению редукторов.

Часть ветровой энергии уходит на потери в самом редукторе, поэтому его КПД не превышает 40%.
Для повышения скорости вращения генератора, повышается крутящий момент, чтобы это сделать надо повысить скорость выходного вала, добавив шестерни, что чревато понижением крутящего момента.

Формула этой зависимости выглядит так: М в = К*(М м +М с), где:
К – передаточное число;
М с – момент сопротивления;
М м – момент мультипликатора.

Из этой формулы следует что идеальным будет отсутствие мультипликатора. К сожалению, при изготовлении ветрогенератора своими руками от него невозможно отказаться.

Для мощного ветряка, сделанного своими руками, в качестве генератора также можно применить асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (Р н = 5,5 кВт; n = 960 об/мин; U н = 380/220 В).

Для мультипликатора можно взять редуктор от автомобиля, станка и т. д. главное, чтобы передаточное число (К) редуктора было = 5.

Лопасти ветрогенератора изготавливаются из стальной трубы, разрезанной по вдоль на четыре части, можно использовать самодельный профиль из пропитанной эпоксидной смолойстеклоткани, идеальны боковые вертолетные лопасти от МИ-24.

Для того чтобы асинхронный двигатель заработал в генераторном режиме, раскрутим двигатель до появления на его обмотках ЭДС. Затем необходимо поднять амплитуду фазного напряжения до 310 В при помощи резонансного явления, для этого к фазным обмоткам подключим конденсаторы, емкость конденсатора определяется по формуле С = 1/98696 х Lф, где Lф – индуктивность фазной обмотки, двигатель с вышеперечисленными характеристиками Lф – 120 мГн подставляем в формулу и получаем С = 1/98696 х 0,12 = 84мкФ, можно использовать конденсатор на 100 мКф.

Конденсатор можно использовать типа КБГ-МН или других типов, но с напряжением до 400 В, конденсаторную батарею лучше поместить в изолированный корпус.

Преимущества генератора для ветряка своими руками, построенного на основе асинхронного двигателя:

Невысокий клифактор (коэффициент гармоник) он не более 2%, что обуславливает высокий КПД и выработку только полезной энергии.
Отсутствие вращающихся обмоток и чувствительных к воздействию извне электронных деталей.
Длительный срок службы.
Выходное значение напряжения 220/380 В благодаря этому, нагрузку можно подключить напрямую от устройства, исключив инвертор.
Асинхронный генератор лучше защищен от влаги и загрязнений, имеет лучшую защиту от токов короткого замыкания и перегрузкам.

Максимальная простота и надежность устройства ветряка для дома своими руками достигается за счет размещения вала ветрового двигателя напрямую с валом генератора, а скорость вращения не должна превышать 120 – 150 об/мин при этом желательно чтобы не было тормозящих и стабилизирующих скорость вращения устройств и обмоток возбуждения.

Кроме, использования асинхронного двигателя в прямом качестве его можно переделать и применить в качестве турбины на его базе, в этом случае ротор двигателя растачивается. Электродвигатель марки АИР71А4, Р – 0,55Квт на 1360 об/мин с 4 полюсами, 3-х фазный, имеющий ротор с Ø 66.7 мм после проточки становиться 56 мм, на каждый полюс наклеиваются магниты по 40 штук, ротор герметизируется и заливается эпоксидной смолой.

Накопление энергии производится при помощи аккумуляторных батарей и инверторами под контролем электронных коммутаторов.

При изготовлении вертикального ветряка своими руками желательно использовать подпружиненные упоры лопастей, которые смогут противодействовать ураганному ветру, то есть просто станут по ветру, без создания сопротивления. По окончании урагана надо будет только провернуть вал ветродвигателя до момента вращения лопастей под воздействием ветра.

На сегодняшний день становится популярной идея применения альтернативных источников энергии, которые позволяют обеспечивать пользователей электричеством в труднодоступных местах. Стимулом к постройке генераторов стало распространение неодимовых магнитов, которые имеют скромные габариты и вес, но обеспечивают устойчивое и мощное магнитное поле. Для использования силы ветра возможно изготовление ветрогенератора своими руками из подручных материалов.

[ Скрыть ]

Принцип работы ветроустановки

В основе действия ветряного генератора лежит получение электрического тока путем вращения колеса с несколькими лопастями под силой давления ветра. Вращение происходит с невысокими оборотами и передается на шестерни повышающего редуктора. На выходном валу устанавливается генератор, который вырабатывает электроэнергию.

В конструкции имеется контроллер управления, который регулирует параметры генерации и распределения электроэнергии. На маломощных самодельных установках система управления отсутствует.

Виды ветроустановок

Принцип работы устройств различается в зависимости от видов установок, которые бывают:

Роторные с вертикальным расположением оси привода и генератора. Плюсом схемы является чувствительность и способность работать при малой скорости ветра.
Крыльчатые, которые имеют горизонтальную схему и приводящиеся во вращение колесом с несколькими лопастями (пропеллером). Пропеллер оснащается одной, двумя или несколькими лопастями, которые имеют жесткую или парусную схему. Парусные изделия недорого стоят, но не отличаются долговечностью. На крупных установках возможен поворот лопастей, при помощи которого увеличивается КПД установки.
Барабанные, с вертикальным расположением осей рабочих узлов.

На схематическом чертеже представлен образец ветряного крыльчатого генератора, построенный на базе велосипедного генератора (на схеме G1).

Ветряной генератор

Плюсы и минусы

Основными плюсами установок являются:

экологичность и возможность работы без сжигания топлива;
применение для работы возобновляемого (фактически — неисчерпаемого) источника энергии;
простота обслуживания.

К отрицательным чертам относят:

нестабильные мощностные характеристики, которые зависят от силы ветра;
необходимость аккумулирования избыточной электроэнергии (характерно для крупногабаритных установок);
шумность при работе (проблема касается генераторов с большими диаметрами колес);
высокая стоимость.

Общие принципы работы автономного ветрогенератора изложены в видеоролике от автора Darkhan Dogalakov.

Перед тем как приобретать установку или пытаться ее собрать самостоятельно, следует оценить экономический эффект от ее применения.

Кроме этого, перед установкой ветрогенератора рекомендуется проводить аэрологию места установки.

На карте скорости ветров имеется три зоны, каждой из которых соответствуют свои типы установок:

Для зоны ветров со скоростями менее 3 м/с рекомендуется использование устройств с парусными рабочими колесами. Эти установки способны работать при малом ветре и обеспечивать мощность до 2-3 кВт.
При ветре до 5 м/с возможно применение фабричных установок или самодельных вертикальных конструкций.
В районах со скоростями ветра более 5 м/с оправдано применение любых установок. Все зависит от бюджета и необходимой мощности.

Карта скорости ветров

Что понадобится

В качестве исходной базы для постройки устройств могут использоваться различные узлы от бытовой техники и автомобилей. Некоторые необходимые в процессе работы инструменты и материалы могут различаться в зависимости от основы устройства.

Для создания из стиральной машины

Для выполнения работы по созданию ветрогенератора из стиральной машины будут необходимы:

электродвигатель от стиральной машины с мощностью 1,4-1,6 кВт;
32 неодимовых магнита с диаметром 10-12 мм;
наждачная бумага;
эпоксидная смола или холодная сварка;
шуруповерт;
выпрямитель тока;
тестер.

Для создания из асинхронного двигателя

Для изготовления устройства из асинхронного двигателя для частного дома могут понадобиться:

стальная водопроводная труба с наружным диаметром 70-80 мм для постройки мачты;
материал для лопастей рабочего колеса (алюминиевая трубка, тонкие деревянные доски, стеклоткань) или готовые лопасти фабричного изготовления;
материалы для изготовления фундамента (доски, обрезки трубы или профиля, цементный раствор);
стальной трос;
тонкий листовой металл или влагоустойчивая фанера для хвостовика;
асинхронный двигатель (наиболее популярны модели АИР80 или АИР71);
дополнительные неодимовые магниты.

Для создания из пластиковых бутылок

Для изготовления небольшого ветрогенератора на основе пластиковых бутылок не потребуются дорогостоящие материалы.

Материалы и инструменты для сборки ветрогенера из пластиковых бутылок:

стальная или хромированная трубка с диаметром 25 мм и толщиной стенок до 1,0 мм с общей длиной 3000 мм;
цилиндрические пластиковые бутылки с объемом 1,5 литра — 16 штук (при использовании бутылок большего объема, возможно, придется пересчитывать размеры вала);
крышки от бутылок в количестве 16 единиц;
шариковые подшипники №205 (подойдут также других серий с диаметром отверстия под вал 25 мм);
пара хомутов с размером 6/4″(применяются в качестве корпусов подшипников);
два хомута 3/4″, которые будут служить точками крепления ветрогенератора;
дополнительный хомут для установки генератора (в приведенном ниже примере используется изделие с размером 3,5″);
девять винтов размера М4*35 с гайками М4;
32 шайбы М5 для установки крышек;
трубка резиновая с внутренним диаметром 25 мм (отрезок 150-200 мм);
втулка с наружным диаметром 25 мм и внутренним отверстием 9-10 мм;
шаговый электродвигатель мощностью до 10 Вт;
генератор от велосипеда;
фонарь с динамо;
дрель или шуруповерт;
ножовка по металлу;
сверла для выполнения отверстий в металлической трубе диаметром 4 и 8 мм;
отвертка с крестообразным и плоским жалом;
гаечный ключ 7 мм.

Для создания из электродвигателя

Необходимые материалы:

генератор от автомобиля;
исправный аккумулятор 12 в;
инвертор с мощностью не менее 1 кВт для преобразования постоянного тока с напряжением 12 Вольт в переменный 220 Вольт;
бочка 200 литров для изготовления лопастей;
лампочка на 12 в для контроля;
выключатель и вольтметр;
медная проводка с сечением проводов от 2,5 мм²;
труба с диаметром около 45-50 мм для оси;
трубы с диаметром от 100 мм для постройки мачты;
подшипники;
сварочный аппарат;
цементный раствор;
тросы растяжек с диаметром 6 мм и анкеры для крепления к земле;
крепеж (метизы, хомуты и прочее).

Инструменты:

рулетка;
карандаш и чертилка по металлу;
набор гаечных ключей;
дрель или шуруповерт;
емкость для замешивания раствора;
сверла по металлу;
болгарка и несколько запасных кругов;
ножницы по металлу;
напильники и наждачная бумага.

Как сделать ветрогенератор своими руками

Примером может служить аксиальный генератор со статором без металлического каркаса, использующий в качестве ротора ступицу и тормозной диск от легкового автомобиля:

Очистить ступицу и диск от продуктов коррозии и работы тормозных колодок.
Окрасить наружную поверхность краской, предохраняющей металл от дальнейшей коррозии.
Проверить состояние подшипников, будущий ротор должен легко вращаться, не иметь заеданий и биений.
Симметрично установить неодимовые магниты по рабочей поверхности тормозного диска. Для постройки рекомендуется использовать магниты прямоугольной или квадратной формы, поскольку на них обеспечивается лучшее распределение магнитного поля. При установке магнитов следует чередовать полярность и помнить, что для однофазного генератора число магнитов и катушек статора должно совпадать. Если планируется собирать трехфазный агрегат, то число магнитов и катушек должно соответствовать пропорции 2/3 или 4/3.
Залить установленные магниты эпоксидной смолой.
Для полноценного режима заряда автомобильного аккумулятора генератор с подобным ротором должен развивать не менее 125 об/мин. При этом в обмотке статора будет около 1200 витков проволоки. Исходя из этого значения и количества магнитов, необходимо самостоятельно намотать катушки. Для этого может применяться вспомогательное оборудование, чертежи и схемы которого распространены в сети. Ширина катушек должна соответствовать высоте магнитов и не превышать ее.
Установить катушки на шаблон из бумаги или фанеры и залить сверху эпоксидной смолой. Перед заливкой выводятся концевики фаз, с которых будет сниматься напряжение.
Изготовить ветроколесо, используя самодельные или покупные лопасти.
Собрать генератор и установить на мачту высотой 8-12 м.

Кроме описанной конструкции, встречаются разнообразные типы самодельных установок, некоторые из них будут рассмотрены ниже. Большинство решений базируются на электродвигателях и генераторах и имеют общие конструктивные черты.

Из стиральной машины

Пример создания генератора из двигателя стиральной машинки показан в видеоролике пользователя kim tools.

Пошаговая инструкция:

Уменьшить диаметр ротора по высоте магнитов на токарном станке.
Прорезать в сердечнике двенадцать пазов с глубиной 5 мм.
Изготовить из тонкого стального листа круговой шаблон.
Установить в пазы магниты. При этом необходимо помнить о чередовании полярности.
Собрать получившийся генератор и провести тестирование. Перед началом проверки потребуется найти два провода от рабочей обмотки, которые подключаются к выпрямителю. Остальные выводы изолируются и убираются внутрь статора.
Раскрутить вал генератора до 950-1000 об/мин. При этом режиме отдача устройства должна составлять не менее 200 Вольт.
После тестирования на вал генератора устанавливается пропеллер привода и вся конструкция крепится на мачте.

Из асинхронного двигателя

Конструкция устройства имеет мало отличий от генератора на базе мотора стиральной машины и обеспечивает большую мощность.

Первым этапом создания устройства станет переделка двигателя в генератор с напряжением 220 в и доработка конструкции:

Проточить на токарном станке сердечник ротора двигателя под последующую установку магнитов. Целью является уменьшение диаметра сердечника на высоту магнитов и клеевого слоя. Иногда встречается установка специальной стальной гильзы, которая напрессовывается на обработанный ротор. Магниты крепятся на поверхность гильзы, выступающей в роли усилителя магнитной индукции.
Разметить поверхность обработанного ротора или гильзы на четыре полюса (количество полюсов соответствует конструкции статора), которые должны чередоваться. Магниты нужно расположить наискосок, параллельно пазам. В случае перемотки статора и изменения числа полюсов должна меняться и схема установки неодимовых магнитов. Они размещаются вплотную друг к другу в пределах одного полюса, а между полюсами имеется зазор. Вся конструкция должна быть симметричной и сбалансированной.
Установить ротор в статор, проверить зазоры и возможность беспрепятственного вращения. В случае контактирования поверхностей следует провести доработку сердечника путем дополнительной проточки.
Закрепить магниты при помощи скотча или эпоксидной смолы. После застывания вещества провести повторную проверку зазора между ротором и статором.
Провести пробную прокрутку генератора при помощи дрели и нагрузки, в роли которой выступает лампа накаливания или другой потребитель электроэнергии.
После проведения проверки на вал устанавливается приводное колесо (на фото выше парусного типа) и генератор поднимается на мачту.
Мачта устанавливается на бетонное основание и дополнительно фиксируется тросовыми растяжками.

Один из образцов генератора на базе двигателя

Из пластиковых бутылок

Генератор такого типа возможно собрать самому в домашних условиях за несколько часов.

Для того чтобы изготовить ветряк, надо пошагово выполнить инструкцию:

Отрезать от трубы две части по 500 мм, которые будут использоваться в качестве оси и основания консольного крепления.
Отрезать еще два куска по 450-500 мм для консольных опор оси.
Сделать заготовку из трубы с длиной 150 мм, которая послужит опорой генератора на консоли.
Отступить от концов заготовки вала по 100 мм и разметить точки крепления 8 лопастей, в роли которых будут пластиковые бутылки. Отверстия сверлятся насквозь сверлом 4 мм по спирали со смещением влево на 25 мм и через расстояние по высоте 82 мм.
Выполнить второй ряд отверстий со смещением на 90 градусов относительно первого.
На расстоянии 100 мм от концов вала выполнить два сквозных отверстия для штифтов фиксации подшипников.
Просверлить отверстия по центру пробок с диаметром 4 мм.
Установить пробки попарно при помощи винта, гайки и двух шайб, которые ставятся на каждую крышку. Затянуть гайки крепления пробок.
Из боковой стороны бутылок вырезать эллиптическую часть (показано на фото). Вырезы рекомендуется делать одинакового размера, используя первую бутылку как шаблон.
В каждую крышку ввернуть по лопасти-бутылке, собрав таким образом вертикальное колесо.
На подшипники надеть хомуты 6/4″, которые крепятся к консолям.
На нижней консоли смонтировать основание для генератора. Точку крепления подобрать экспериментальным путем.
Установить имеющийся в наличии генератор в хомут крепления. В приведенном примере используется фонарь с генератором модели SB-6020, оснащенный встроенной аккумуляторной батареей.
Соединить вал генератора с колесом при помощи резинового шланга или втулки.
Отцентрировать электрогенератор и закрепить опору на консоли.
Установить генератор в удобном месте и проверить его в работе.

На фотографиях приведены основные моменты постройки маломощного ветрогенератора.

Заготовка вала с установленными подшипниками Примерный вид выреза в бутылке Установка опор лопастей Установка генератора Вид на ветрогенератор из бутылок сверху Вид на ветрогенератор из бутылок сбоку

Из бензогенератора

В домашних условиях создать ветрогенератор на базе снятого с бензиновой установки генератора не представляется возможным.

Сложность состоит в том, что мощный генератор предназначен для работы на высоких оборотах, которые тяжело обеспечить при помощи ветряного колеса. При низких оборотах ротора не начнет работать цепь самовозбуждения и напряжения на клеммах не будет.

Из электродвигателя

Кроме описанных выше конструкций, можно самостоятельно собрать мощную установку из автомобильного генератора. В схеме применяется преобразователь напряжения на 220 в, что позволяет подключать к сети бытовую технику.

Чтобы построить ветрогенератор своими руками потребуется:

Разметить и разрезать бочку на четыре или более сегментов. Кромки нужно обработать напильником и наждачной бумагой для удаления заусенцев. Готовые лопасти вентилятора рекомендуется покрыть краской, которая защитит металл от коррозии. При резке можно не отделять боковины от горизонтальных поверхностей, а поворачивать на необходимый угол.
Изготовить из трубы ось. Длина ее должна на 200-250 мм превышать высоту бочки.
На верхней кромке трубы установить крестообразную направляющую для лопастей и закрепить при помощи сварки.
На расстоянии, равном высоте лопасти, смонтировать симметричную направляющую.
Установить между направляющими лопасти, предусмотрев возможность регулировки угла установки. От правильности выбранного угла зависит мощность собираемого агрегата.
Собрать мачту из труб большого сечения. Высота мачты рекомендуется не менее 7 метров. Если в радиусе 30 метров имеются постройки, то высоту следует увеличить на несколько метров. При этом следует помнить, что с увеличением высоты мачты возрастают нагрузки на каркас. В идеале нижняя кромка ветряного колеса должна находиться на 1 метр выше расположенных рядом построек.
Залить основание мачты бетоном и усилить конструкцию растяжками из троса.
Перемотать генератор проводом толщиной 0,55 мм. При этой толщине в каждой обмотке располагается 60-65 витков. На проточенном роторе устанавливаются магниты.
Собрать устройство и проверить его работу.
Установить генератор на мачту и подключить его к вертикальному колесу.
Проверить работу установки в различных режимах.

Обслуживание ветрогенератора и меры безопасности

При использовании ветрогенератора следует учитывать следующие моменты по обслуживанию и безопасности:

Мачта с установленным генератором должна иметь заземление. При использовании фабричных изделий повреждение молнией может стать причиной отказа в гарантийном обслуживании.
При запуске запрещается использовать генератор в роли двигателя (для ускоренной раскрутки).
Не рекомендуется эксплуатация установок при ветре со скоростью более 5 м/с. Это особенно касается заводских изделий.
Регулярно (через каждые 400 часов работы) нужно добавлять смазку в подшипники ротора. Через 1200 часов подшипники рекомендуется промывать керосином и набивать новым смазочным веществом.
Проводить осмотр и подтяжку контактных групп и крепежей генератора. При искрении коллектора выполнить его шлифовку наждачной бумагой.
Устанавливать аккумуляторную батарею на расстоянии не больше 25 метров от мачты. Батарея должна располагаться в контейнере или помещении с температурой от +5ºС. Помещение для батареи должно проветриваться, поскольку при зарядке выделяется взрывоопасный газ.
Для разъединения устройств должен применяться щиток с переключателями.