Ветряк своими руками двигатели как генератор

Как сделать ветрогенератор из стиральной машины

Вы давно хотели установить альтернативный источник энергии? Существенным препятствием для реализации идеи становится стоимость устройства. Но не стоит отчаиваться, можно изготовить ветрогенератор из двигателя стиральной машины своими руками.

Этот механизм переработает силу ветра в электрическую энергию, и вы будете пользоваться ею для повседневных нужд. Чтобы самостоятельно создать устройство, прочтите нашу статью.

Конструктивные особенности

Конструкция ветрогенератора формируется из:

• рабочего механизма, функционирующего на базе заводского двигателя;
• электрического блока управления зарядкой;
• крепежной мачты;
• соединительных кабелей и проводов;
• растяжки.

Рабочий механизм устройства – двигатель постоянного тока, с параметрами 260V, 5A. Такие модели часто используются для комплектации беговых дорожек. Генераторный эффект в системе достигается благодаря тому, что такие двигатели находятся в обратимом положении по отношению к созданному им же электромагнитному полю. Вращательные колебания на валу — мотор автоматически включает функцию генератора.

Подбираем нужные запчасти

Как уже было сказано при наличии гаража набитого различным металлическим хламом, затраты на изготовление ветрогенератора из двигателя стиральной машины своими руками резко снижаются. Основной элемент, с которым нужно разобраться в первую очередь – это генератор. Генерирующий агрегат – это основа вашего самодельного ветряка, но это же, одновременно, и самый дорогой его элемент.

Некоторые «самоделкины» предлагают изготовить генератор из двигателя стиральной машины. В этом есть резон, но также есть и проблема. Двигатель этот придется переделывать, а именно снабжать его магнитным ротором. Тут есть два пути, первый – купить магнитный ротор, второй – изготовить. Мы предлагаем не заморачиваться, и заказать готовый ротор, почему?

• Для самодельного ротора потребуются специальные неодимовые магниты, которые так и так придется заказывать. А ценник у комплекта таких магнитов такой-же, как и у нового магнитного ротора китайского производства.
• Сборка самодельного магнитного ротора своими руками сопряжена с определенными проблемами. Нужно будет вырезать специальную форму, и наклеивать каждый магнит очень надежно – это неблагодарная и кропотливая работа.
• Магниты на роторе нужно располагать под нужным углом, иначе они будут залипать, и генератор перестанет работать. Рассчитать этот угол сложно, да и закрепить магниты в таком положении тяжело.

Обратите внимание! Магнитный ротор для будущего генератора – основная часть расходов, с пересылкой он обойдется примерно в 2-2,5 тыс. рублей.

Магазинный ротор на 2,5Вт идеально подходит к двигателю от современной стиральной машины, там даже особо переделывать ничего не нужно. Сказать к слову, из двигателя стиралки можно сделать не только ветряк, но и, например, зернодробилку, но это уже другая история. Далее нужно обзавестись мачтой, редуктором, длинным валом, шестернями и крыльчаткой. Мы допускаем, что при наличии тех или иных материалов, технические решения могут быть разными, в нашем случае мачта делалась так:

1. Были взяты несколько секций бывших в употреблении стальных труб на 32 мм и соединены между собой, получилась единая полая конструкция длинной 10 м.
2. Далее мачта была выкрашена белой краской.
3. После этого мачта была готова к поднятию на столб. На нем мы закрепили выступающие стальные крепления из уголка с отверстием, чтобы мачта надежно удерживалась вертикально, в то же время, чтобы ничто не препятствовало ее вращению.

Если нефункционирующего столба поблизости не окажется, то нужно будет решать проблему опоры для мачты, поскольку конструкция из труб сама по себе неустойчива. Далее соберем редуктор для ветрогенератора с вертикальной осью вращения, который показан на рисунке ниже.

• Основная шестерня (5), одетая на мачту, была взята нами от привода водяного насоса.
• По кругу на шестерни приварены обточенные обрезки арматуры, они же оси (С) – 4 шт.
• На оси запрессованы подшипники с шестернями (Б).
• С шестернями (Б) соприкасается одетая на мачту малая шестерня (А) от того же водяного насоса, в то же время по краям шестерни (Б) взаимодействуют с зубцами корпуса редуктора.

Особенность данной конструкции редуктора в том, что его корпус вращается вокруг мачты совершенно свободно вместе с пропеллером. Благодаря этому скорость вращения пропеллера несколько замедляется, что влияет на КПД ветряка, зато конструкция становится более устойчивой и долговечной. Даже при ураганном ветре ветрогенератор не сломается благодаря редуктору, контролирующему обороты пропеллера.

«Камнем преткновения» может стать корпус редуктора (11), из чего его сделать. Специфичный бутылочнообразный корпус с зубцами по кругу должен и размеры иметь подходящие. Мы вышли из положения, приспособив стальной корпус электродвигателя от промышленного насоса, даже резьбу нарезать не пришлось. Под его размеры уже конструировали внутренности редуктора. Вы можете поступить также или изготовить корпус самостоятельно по размерам.

Важно! Чтобы изготовить корпус редуктора потребуется помощь специалиста, поэтому чтобы сэкономить попробуйте приспособить уже готовые корпуса от отслуживших двигателей и насосов.

Еще одна трудность – изготовить крыльчатку. Кстати крыльчатка будет располагаться не перпендикулярно земной поверхности как большинство промышленных ветряков, а горизонтально, поскольку это делает конструкцию проще и надежнее. При этом не потребуется устройство, которое будет направлять крыльчатку по ветру. С этим понятно, понятно и то, что крыльчатка должна быть жестко закреплена к корпусу ротора, но, как и из чего ее изготовить? С этим у нас была целая «эпопея».

• Сначала мы сделали лопасти крыльчатки из пятислойной фанеры. Может этот материал и подошел бы, будь лопасти покороче. Но так как наша конструкция предполагает длину лопастей минимум 1,5 метра, а лучше 2 м, фанерный пропеллер сломался при порывах ветра в 10-15 м/с.
• Решая задачу как сделать пропеллер легким и прочным, мы применили обрезки стеклопластикового листа, которые отдали нам друзья. Это очень прочный материал, но в то же время гибкий. Чтобы обеспечить жесткость конструкции, нам пришлось вырезать не три прямоугольные полоски, а шесть и склеить их между собой. А только потом соединить полоски в крыльчатку с длиной каждого крыла 1,6 м. Крыльчатка получилась очень прочная, она даже пережила бурю со скоростью ветра в 37 м/с.
• Пока делали стеклопластиковый пропеллер, созрела идея сделать пропеллер другого (ортогонального) вида, как показано на картинке ниже. Основу конструкции из легкого дюралюминиевого уголка венчают большие овалы лопастей из окрашенной жести. К сожалению, реализовать идею не удалось из-за нехватки времени, но возможно вы захотите сделать нечто подобное.

Далее нам потребуется небольшая шестерня и вал (12, на который ее запрессовывают. Вал мы зафиксируем в специальных креплениях, чтобы он не выскочил, в то же время свободно вращался. И последнее, что нам потребуется – это фланец для соединения вращающегося вала с генератором. Вал мы изготовим из сваренных вместе арматурных прутьев.

Некоторые спросят, а зачем такие сложности, какой-то ротор с кучей шестерней и шестеренок? На самом деле все вполне оправдано, поскольку на большей части территории России очень неравномерная ветряная нагрузка. Ветер часто меняет направление и скорость, что негативно сказывается на механизме стандартного ветряка, который будет часто ломаться, а это неприемлемо. Предложенный нами механизм ветряка из двигателя стиралки гораздо более устойчив и при качественном исполнении будет работать долго.

Конструируем ветряк своими руками

Концепция конструкции определена, запчасти подобраны, на их основе сделан чертеж. Теперь можно приступать к сбору ветряка из двигателя стиралки. Сначала определяемся с местоположением ветряка. Опору нужно ставить на открытом ветреном месте, лучше на холме. Высота опоры должна быть как можно более большой, в нашем случае (как мы уже говорили) мы воспользовались отключенным от коммуникаций деревянным электрическим столбом высотой 10 метров, расположившемся на нашем земельном участке. Далее делаем следующее.

1. Устанавливаем мачту на опору, на специальные крепления. При установке мы воспользовались монтажными когтями.
2. Устанавливаем собранный ранее редуктор с крыльчаткой на мачту, убеждаемся в его работоспособности.
3. Подключаем вал к главной шестерне (5), расположенной на мачте в основании редуктора.
4. Фиксируем вал в специальные крепежные элементы, описанные выше.
5. Соединяем вращающийся вал с генератором, который еще раньше необходимо закрепить на стальной опоре, сваренной из уголков вертикально прямо напротив вала. Опору можно изготовить любую, лишь бы она надежно удерживала генератор.
6. Чтобы генератор не мочило дождем и не засыпало снегом, можно соорудить над ним что-то наподобие будки или прочного навеса. В этом случае он прослужит гораздо дольше.

Вот мы и описали в общих чертах процесс создания ветрогенератора из двигателя стиральной машины. Теперь можно приступать к его испытанию, надеемся, он поможет вам сделать еще один шаг к автономному энергоснабжению вашей дачи или частного дома.

Сборка электрической схемы

Закрепляем провода и подключаем их непосредственно к аккумулятору и преобразователю напряжения. Требуется использовать все, что в школе на уроках физики вас учили мастерить при сборке электрической схемы. Перед началом разработки подумайте, какие кВт вам нужны. Важно отметить, что без последующей переделки и перемотки статора вовсе не пригодны, рабочие обороты составляют 1,2 тыс-6 тыс. об/м, а этого недостаточно для производства энергии. Именно по этой причине требуется избавится от катушки возбуждения. Чтобы поднять уровень напряжения, перемотайте статор тонким проводом. Как правило, в результате мощность будет при 10 м/с 150-300 ватт. После сборки ротор хорошо будет магнитить, будто к нему подключили питание.

Роторные самодельные ветрогенераторы очень надёжны в работе и экономично выгодны, единственным их несовершенством является страх сильных порывов ветра. Принцип работы имеет простой — вихрь через лопасти заставляет механизм крутиться. В процессе этих интенсивных вращений вырабатывается энергия, необходимого вам напряжения. Такая электростанция – это очень удачный способ обеспечить электричеством небольшой дом, конечно, чтобы выкачивать воду из скважины его мощности будет недостаточно, но посмотреть телевизор или включить свет во всех помещениях с его помощью возможно.

Монтаж горизонтального лопастного ветрогенератора

Конструкция лопастного ветрогенератора предполагает работу на высоте, поэтому к монтажу и защите ветряка подходим боле неторопливо и вдумчиво.

В первую очередь заготовим необходимый материал:

• генератор постоянного тока;
• шкив-колесо для двигателя;
• сантехническую пластиковую трубу (диаметр 150 мм);
• 2 уголка, 1 тройник и 3 фланца из чемоданчика сантехника;
• лист алюминия;
• метровый деревянный брусок;
• зарядка для аккумулятора;
• непосредственно аккумулятор;
• трансформатор напряжения (12 вольт – 220 вольт);
• две трубы d=32 и 25 мм и l= 3000 и 35 мм.

Из пластиковой трубы изготавливаем лопасти для нашего «ветряка».

1. Разрезаем трубу длинной 60 см вдоль на четыре одинаковые заготовки.
2. Отступив от верхнего угла заготовки на 3-4 см, срезаем часть материала по диагонали в направлении нижнего угла. Таких заготовок для лопастей потребуется 3 штуки.
3. На каждом куске обрабатываем нижнюю часть и формируем крепежный лепесток. Крепежным лепестком служит верхняя часть заготовки, в нижней части вырезаем квадратное отверстие размером 5х5 см.
4. Болтовыми соединениями крепим лопасти ветрогенератора на шкив-колесо.
5. Полученную конструкцию насаживаем на вал генератора (электродвигатель постоянного тока).
6. Используя деревянный брусок, делаем корпус ветрогенератора длинной 1 метр и сечением 4х8 см.
7. На один конец деревянного корпуса крепим конструкцию из генератора и лопастей.
8. Из листа алюминия изготавливаем крыло или хвост и фиксируем его на другом конце бруска.
9. К нижней части корпуса крепим металлическую трубу d=25. Получаем упрощенную конструкцию поворотного механизма, где труба играет роль вала.
10. В верх трехметровой металлической трубы d=32 вставляем сконструированный поворотный механизм с укрепленным ветродвигателем. Конструкция должна свободно вращаться вокруг вертикальной оси.
11. На лист толстой фанеры прикручиваем сантехнический фланец и вставляем в него мачту «ветряка». В случае необходимости мачту можно опустить или демонтировать без затруднений.
12. Укрепляем всю конструкцию ветрогенератора растяжками.

Наш ветрогенератор не может дать на выходе 12 вольт из-за невысокой частоты вращения, он генерирует примерно 5-7 вольт, а на зарядку аккумулятора необходимо 13-14,5 вольт. Применив простой трансформатор напряжения мы эту проблему решаем: при подаче 5 вольт на вход, на выходе получаем 13-15 вольт, что вполне достаточно.

Всю электронную начинку собираем в отдельный модуль, состоящий из трансформатора напряжения и контроллера зарядки аккумуляторов. Такой блок можно собрать самостоятельно, а можно приобрести готовый. Если опыта недостаточно, обратитесь к специалисту и вместе с ним подберите оптимальное число выходного значения напряжения и силы тока.

Инструкция по изготовлению

Для производства ветрогенератора понадобится двигатель со стиральной машинки мощностью 1,5 кВт. Кроме этого, потребуются:

• неодимовые магниты размером 0,5−1,2 см — 32 шт.;
• наждачка;
• эпоксидная смола;
• клей.

Магниты можно купить в интернет-магазинах или торговых сетях. Их нужно установить на ротор. С последнего необходимо удалить сердечники или срезать их часть на токарном станке. Затем в них делают пазы глубиной 5 мм.

Когда конструкция будет готова, необходимо установить магниты в предусмотренные места. Первым делом для сердечника делают жестяное покрытие, а затем устанавливают магниты на одинаковой дистанции друг от друга. Важно соблюдать расстояние, иначе магниты в процессе эксплуатации слипнутся, и производительность устройства существенно снизится.

Готовый магнитный шаблон размещают на роторе, а промежутки заполняют эпоксидной смолой. Когда процедура окончена, следует зажать ротор в тиски и тщательно отшлифовать поверхность с помощью наждачной бумаги. После этого на подшипнике и корпусе следует проверить состояние болтов. Если элементы износились, их рекомендуется заменить.

Ветряк #2 — аксиальная конструкция на магнитах

Аксиальные ветряки с безжелезными статорами на неодимовых магнитах в России до последнего времени не делали по причине недоступности последних. Но теперь они есть и в нашей стране, причем стоят они дешевле, чем изначально. Поэтому и наши умельцы стали изготавливать ветрогенераторы этого типа.

Со временем, когда возможности роторного ветрогенератора уже не будут обеспечивать все потребности хозяйства, можно сделать аксиальную модель на неодимовых магнитах

Что необходимо подготовить?

За основу аксиального генератора нужно взять ступицу от автомобиля с тормозными дисками. Если эта деталь была в эксплуатации, её необходимо разобрать, подшипники поверить и смазать, ржавчину счистить. Готовый генератор будет покрашен.

Чтобы качественно отчистить ступицу от ржавчины, воспользуйтесь металлической щеткой, которую можно насадить на электродрель. Ступица снова будет выглядеть отлично

Распределение и закрепление магнитов

Нам предстоит наклеивать магниты на диски ротора. В данном случае используются 20 магнитов размером 25х8мм. Если вы решите сделать другое количество полюсов, то используйте правило: в однофазном генераторе должно быть сколько полюсов, столько и магнитов, а в трехфазном необходимо соблюдать соотношение 4/3 или 2/3 полюса к катушкам. Размещать магниты следует, чередуя полюса. Чтобы их расположение было правильным, используйте шаблон с секторами, нанесенными на бумаге или на самом диске.

Если есть такая возможность, магниты лучше использовать прямоугольные, а не круглые, потому что у круглых магнитное поле сосредоточено в центре, а у прямоугольных – по их длине. Противостоящие магниты должны иметь разные полюса. Чтобы ничего не перепутать, маркером нанесите на их поверхность «+» или «-». Для определения полюса возьмите один магнит и подносите к нему другие. На притягивающихся поверхностях ставьте плюс, а на отталкивающихся – минус. На дисках полюса должны чередоваться.

Магниты правильно размещены. Перед их фиксацией эпоксидной смолой, необходимо сделать бортики из пластилина, чтобы клейкая масса могла застыть, а не стекла на стол или пол

Для закрепления магнитов нужно использовать сильный клей, после чего прочность склейки дополнительно усиливают эпоксидной смолой. Ею заливают магниты. Чтобы предотвратить растекание смолы можно сделать бордюры из пластилина или просто обмотать диск скотчем.

Трехфазные и однофазные генераторы

Однофазный статор хуже трехфазного, потому что при нагрузке он даёт вибрацию. Это происходит из-за разницы в амплитуде тока, которая возникает по причине непостоянной отдачи его за момент времени. Трехфазная модель этим недостатком не страдает. Мощность в ней всегда постоянна, потому что фазы друг друга компенсируют: если в одной ток падает, а в другой он нарастает.

В споре однофазного и трехфазного вариантов последний выходит победителем, потому что дополнительная вибрация не продлевает срок службы оборудования и раздражает слух

В результате отдача трехфазной модели на 50% превышает тот же показатель однофазной. Другим плюсом отсутствия ненужной вибрации является акустический комфорт при работе под нагрузкой: генератор не гудит во время его эксплуатации. Кроме того, вибрация всегда выводит ветрогенератор из строя до истечения срока его эксплуатации.

Процесс наматывания катушек

Любой специалист вам скажет, что перед наматыванием катушек нужно произвести тщательный расчет. А любой практик все сделает интуитивно. Наш генератор не будет слишком быстроходным. Нам нужно, чтобы процесс зарядки 12-вольтового аккумулятора начался при 100-150 оборотах в минуту. При таких исходных данных общее число витков во всех катушках должно составлять 1000-1200шт. Осталось разделить эту цифру на количество катушек и узнать, сколько витков будет в каждой.

Чтобы сделать ветрогенератор на низких оборотах мощнее, нужно увеличить число полюсов. При этом в катушках возрастет частота колебания тока. Для намотки катушек лучше использовать толстый провод. Это уменьшит сопротивление, а, значит, сила тока возрастет. Следует учесть, что при большом напряжении ток может оказаться «съеденным» сопротивлением обмотки. Простой самодельный станочек поможет быстро и аккуратно намотать качественные катушки.

Статор размечен, катушки уложены на свои места. Для их фиксации используется эпоксидная смола, стеканию которой снова противостоят пластилиновые бортики

Из-за числа и толщины магнитов, расположенных на дисках, генераторы могут значительно различаться по своим рабочим параметрам. Чтобы узнать, какую мощность ждать в результате, можно намотать одну катушку и прокрутить её в генераторе. Для определения будущей мощности, следует измерить напряжение на определенных оборотах без нагрузки.

Например, при 200 оборотах в минуту получается 30 вольт при сопротивлении 3 Ом. Отнимаем от 30 вольт напряжение аккумулятора в 12 вольт, а получившиеся 18 вольт делим на 3 Ом. Результат – 6 ампер. Это тот объём, который отправится на аккумулятор. Хотя практически, конечно, выходит меньше из-за потерь на диодном мосту и в проводах.

Чаще всего катушки делают круглыми, но лучше их чуть вытянуть. При этом меди в секторе получается больше, а витки катушек оказываются прямее. Диаметр внутреннего отверстия катушки должен соответствовать размеру магнита или быть немногим больше его.

Проводятся предварительные испытания получившегося оборудования, которые подтверждают его отличную работоспособность. Со временем и эту модель можно будет усовершенствовать

Делая статор, учтите, что его толщина должна соответствовать толще магнитов. Если число витков в катушках увеличить и сделать статор толще, междисковое пространство увеличится, а магнитопоток уменьшится. В результате может образоваться то же напряжение, но меньший ток из-за возросшего сопротивления катушек.

В качестве формы для статора используют фанеру, но можно на бумаге разметить сектора для катушек, а бордюры сделать из пластилина. Прочность изделия увеличит стеклоткань, помещенная на дно формы и поверх катушек. Эпоксидная смола не должна прилипать к форме. Для этого её смазывают воском или вазелином. Для тех же целей можно использовать пленку или скотч. Катушки закрепляют между собой неподвижно, концы фаз выводят наружу. Потом все шесть проводов соединяют треугольником или звездой.

Генератор в сборе тестируют, используя вращение рукой. Получившееся напряжение составляет 40 вольт, сила тока при этом составляет примерно 10 Ампер.

Заключительный этап — мачта и винт

Фактическая высота готовой мачты составила 6 метров, но лучше было бы сделать её 10-12 метров. Основание для неё нуждается в бетонировании. Необходимо сделать такое крепление, чтобы трубу можно было поднимать и опускать при помощи ручной лебедки. На верхнюю часть трубы крепится винт.

Труба ПВХ – надежный и достаточно легкий материал, используя который можно сделать винт ветряка с заранее предусмотренным изгибом

Для изготовления винта нужна ПВХ труба, диаметр которой составляет 160 мм. Из неё предстоит вырезать шестилопастной двухметровый винт. С формой лопастей имеет смысл поэкспериментировать, чтобы усилить крутящий момент на низких оборотах. От сильного ветра винт нужно уводить. Эта функция выполняется с помощью складывающегося хвоста. Выработанная энергия копится в аккумуляторах.

Мачта должна подниматься и опускаться с помощью ручной лебедки. Дополнительную устойчивость конструкции можно придать, используя натяжные тросы

Вашему вниманию предоставлены два варианта ветрогенераторов, которые чаще всего используются дачниками и владельцами загородной недвижимости. Каждый из них по-своему эффективен. Особенно результат применения такого оборудования проявляется в местности с сильными ветрами. В любом случае, такой помощник в хозяйстве не помешает никогда.