Как самому сделать ветрогенератор?
Построить ветрогенератор своими руками не так сложно, как кажется на первый взгляд. Если скорость ветра в вашей местности больше хотя бы 4 м/с, и в небольшом отдалении от вашего дома есть хорошо продуваемое пространство, вы можете организовать ветроэнергостанцию менее, чем за 100 долларов.
Ветряк, который изготовил автор данной статьи, конечно, требует многих доработок, и если у вас денег больше, чем времени, проще купить готовый генератор: их стоимость начинается примерно от 500 долларов. Но если вам хочется поэкспериментировать — эта статья для вас.
Пропеллер
Пропеллер для этого ветряка будет трехлопастным. Хотя двухлопастный пропеллер проще построить, у такого пропеллера есть свои недостатки, например, он не сразу стартует. Еще одним недостатком является тот факт, что при смене направления ветра двухлопастной пропеллер сильно вибрирует при повороте, а это плохо и для самого пропеллера, и для опоры генератора. Я сделал свой пропеллер из еловых досок размером 1″х4″ (Примечание: Реальный размер деловой древесины, продаваемой в Америке, меньше обозначаемой.
В данном случае это ¾ на 3½ дюйма, т.е. примерно 2х9 см). Я постарался найти три доски без сучков, имеющие хорошие вертикальные волокна и имеющие примерно одинаковую плотность (это определялось по весу). Конечно, можно использовать и другие породы дерева, просто у меня нашлась под рукой только ель. Размер досок был подобран так, чтобы пропеллер был достаточно легким, чтобы быстро стартовать и не сильно нагружать опоры. На то, чтобы вырезать лопасти, ушло около 2 часов. Безусловно, если бы я потратил больше времени, пропеллер вышел бы лучше, размеры в основном определялись интуитивно (мой чертеж показан на Рисунке 1). Однако если вы хотите сделать все по правилам, в сети множество информации по аэродинамике, вырезанию по дереву и даже по изготовлению пропеллеров.
Рисунок 1. Поперечный срез лопасти.
После проверки лопастей на одинаковый размер я соединял их болтами по двое и проверял, хорошо ли сбалансирована получающаяся конструкция. Когда все три лопасти стали одинаковыми, я покрасил их и присоединил к ступице, в качестве которой использовал старую 8-дюймовую шестерню.
После этого я смог насадить всю эту конструкцию на ось и попробовать покрутить, определив степень сбалансированности и подпилив слишком тяжелые части (конечно, потом их пришлось снова покрасить). В сумме процесс построения и балансировки пропеллера занял около 4 часов.
Следует заметить, что три лопасти после балансировки оказались разной толщины, в некоторых местах они отличались на 1/8 дюйма (~3 мм). Чтобы этого избежать, рекомендуется выбирать дерево лучших пород и уделять первоначальному выпиливанию больше внимания. Для выпиливания я пользовался в основном электрорубанком. Стоит также обратить внимание на то, что лопасти не закручены, то есть их угол наклона относительно оси всегда постоянный. Для пропеллера такого небольшого размера это вполне нормально.
Генератор
В качестве генератора для ветряка я использовал асинхронный электродвигатель в 2 л.с., который я вынул из старого тайваньского фрезерного станка. Я разобрал его на части и сделал насечки в якоре, чтобы можно было вставить 8 неодимовых магнитов, чтобы превратить асинхронный электродвигатель в низкоскоростной генератор с постоянными магнитами.
Магниты имеют прямоугольную форму и изогнуты так, чтобы подходить к якорям большинства двигателей мощностью от 0.5 л.с. и выше. Насечки имеют такую глубину, чтобы край вставленного в них магнита находился на одном уровне с поверхностью якоря. Магниты приклеиваются эпоксидным клеем. Располагаются они парами по два магнита с одинаковой полярностью.
Подключенный генератор выдает 12В примерно на 160 об/мин. При другом способе подключения генератор мог достичь максимальной нагрузки при 80 об/мин, однако это могло значительно ограничить силу тока. Конечно, результирующий ток переменный, а для зарядки аккумулятора нам необходим постоянный, поэтому я использовал 40–амперный трансформатор.
Башня
Башня — это, возможно, самая важная часть ветряка, и чаще всего именно ею пренебрегают. Для ее размещения я срубил большую сосну, а в центре оставшегося пня сделал выемку. Мачта сделана из соснового древка. Я просверлил основание, чтобы она могла вращаться в пне. На вершину был насажен кусок стальной трубы, чтобы держать и вращать ветряк.
Во время сборки мачту поддерживала небольшая сосновая тренога. Еще одна тренога большего размера была использована для подъема. Башня поддерживалась четырьмя проволочными растяжками диаметром 1/8″ (~3 мм) из авиационного кабеля с талрепами для регулировки.
Ходовая часть и хвост ветряка
Ветряк действительно было очень легко сделать. Я начал с кусков стали толщиной 3/8″ (~9,5 мм), к которым можно было прикрутить генератор. Для этого я сварил трубу, которая подходила по размеру к трубе на конце мачты, — на ней ветряк будет вращаться. В этой машине нет токосъемников, я просто использовал достаточное количество кабеля, чтобы она могла сделать несколько оборотов прежде чем остановиться. Линия электропередачи генератора чуть длиннее, чем кабель, чтобы ветряк мог остановиться, не вырвав шнур питания. Хвост закреплен железным треугольником в 4 ярдах (~4 метра) от центра вращения. Два 0.5″ (~1,27 см) стальных бруска служат для лучшего закрепления хвоста. Я слегка сдвинул хвост и генератор относительно оси, это было сделано исключительно интуитивно в надежде, что порывы ветра не закрутят его слишком быстро.
Запуск
Генератор хорошо запускается только на высоких скоростях ветра. Эту проблему можно устранить, сделав пропеллер большего размера, шире лопасти или даже больше лопастей. Зато после запуска генератора, лопасти достаточно хорошо закрутились даже на очень низкой скорости. Ветер в нашей местности порывистый, направление часто меняется, так что мне сложно связать полученное электричество со скоростью ветра. Лучший результат, который мне удалось замерить – 25 А при высокой скорости ветра, хотя обычно на моих 12–вольтовых батареях можно получить 5–15 А при низкой скорости. Возможно, имеет смысл построить регулятор с согласующим трансформатором или линейный усилитель потока, который лучше справится с нагрузкой на генератор и обеспечит значительно большую силу тока.
Проверка в действии
Через 8 недель безупречной работы ветряк сломался. По радио передали штормовое предупреждение. Я убедился, что кабель по-прежнему целый, и постарался сделать так, чтобы он оставался целым и дальше.
Через некоторое время я услышал странный звук. Ветряк все еще крутился и даже выдавал 20 А, но было очевидно, что что-то случилось. Оказалось, что одна из лопастей отвалилась.
Я нашел обломки лопасти, похоже, она изначально была надтреснутая. Учитывая, что остальные две лопасти остались целыми, конструкция сама по себе была хорошей. Этот факт подтвердился тем, что ветряк проработал с двумя лопастями довольно долгое время при очень сильном порывистом ветре.
Вместо того чтобы чинить этот пропеллер, я сделал новый. Он был больше, для него использовалось более прочное дерево, кроме того, я слегка закрутил лопасти. Высота мачты осталась прежней. Новый пропеллер стартовал гораздо легче и работал гораздо тише.
Помимо прочего эта поломка доказала, что выбрал правильную конструкцию башни. Она легко опускается и поднимается при необходимости. Спуск старого пропеллера, изготовление нового и монтирование его на мачте заняло всего 4 часа. В результате при нормальной скорости ветра ветряк производит от 100 до 200 Вт.
При нормальной скорости ветра самодельный ветряк производит от 100 до 200 Вт.
Перепечатано с сайта «Энергоэффективная Россия»
Как сделать ветрогенератор своими руками
Самодельный ветрогенератор – это отличная возможность обеспечить свой дом или рабочее место фактически бесплатной электроэнергией. Без загрязнения окружающей среды и угрозы для здоровья. Есть множество инструкций, как сделать ветрогенератор для дома. Предлагаем одну из простейших и доступных каждому, состоящей из пяти шагов.
Инструменты и материалы
Инструменты:
- ножовка или ленточная пила,
- лобзик,
- токарный станок,
- ручная дрель,
- сверла,
- отвертка,
- 2 зажима.
Детали и материалы:
- двигатель,
- батареи,
- провода,
- труба ПВХ,
- водонепроницаемая древесина,
- катанка,
- болты и шайбы,
- алюминиевый диск,
- шкив крепления вала двигателя,
- краска, грунтовка,
- нейлоновая веревка или металлический трос.
Выбор генератора
Первый и главный шаг – выбор составляющих элементов всей конструкции. Сегодня очень многие с целью экономии средств пытаются самостоятельно собрать ветряки. Первые попытки порой оказываются безуспешными и работа кажется очень сложной. На самом же деле все гораздо проще, чем кажется.
Начните с поиска подходящего двигателя. Некоторые пытаются использовать компьютерные моторы с ленточным приводом. Но найти их в наше время крайне сложно, поэтому от этого варианта лучше сразу же отказаться. Но если у вас дома или у знакомых таковой имеется, нет причин отказываться от его использования.
Хорошо себя в этом плане зарекомендовали двигатели компании Ametek. Один из лучших – на 99 вольт постоянного тока. Оно отлично справляется с задачами небольшой электростанции. Но найти его сегодня практически невозможно. Хотя можно поискать на интернет-аукционах.
Не зацикливайтесь на поиске определенной модели. Схема ветрогенератора подразумевает возможность использовать другие, более доступные варианты. Но дело еще и в том, что большинство таких моделей не рассчитаны на большие нагрузки при быстрой раскрутке. Поэтому по возможности выбирайте те, которые рассчитаны на высокое напряжение при невысоких оборотах.
Вам нужен двигатель, который без проблем сможет выводить 12 вольт даже при низких оборотах на слабом ветре. Двигатель, который рассчитан на 325 оборотов за минуту сможет выдать более 12 вольт. И учитывайте, что оборотная скорость у нас низкая.
Не гонитесь за значительно более мощными двигателями. Дело в том, что намного лучшего результата вы, скорее всего, не получите, а денег потратите ощутимо больше.
Обычный двигатель Ametek 30 вольт можно найти в интернете менее чем за 30 долларов. Не тратьте больше, чем нужно.
Такой генератор даже от небольшого толчка рукой способен ярко зажечь лампу накаливания. Чтобы узнать, насколько большие нагрузки он сможет выдерживать, можно присоединить его к сверлильному станку и проверить, как он будет справляться.
Когда генератор приобретен и его работоспособность проверена, можно начинать работу над лопастями.
Лопасти ветрогенератора
Многие умельцы вырезают лопасти из дерева. Это довольно неплохой вариант благодаря легкости и прочности материала. Однако сам процесс вырезания требует умений и значительных энергозатрат. Поэтому рекомендуем использовать пластиковые.
Есть определенные требования и особенности монтажа:
Совет! Прежде чем вырезать квадрат, советуем просверлить небольшое отверстие в его углу. Таким образом, вы не срежете ничего лишнего и значительно упростите себе работу.
Да и выглядеть они будут привлекательнее.Монтаж ветрогенератора
Данную работу также нужно делать пошагово.
При желании можно купить в магазине крышку для винта, чтобы ваш ветряк был более эстетично привлекательным, но это необязательный шаг.
Кто-то может вам посоветовать установить дополнительно счетчик, но мы бы не рекомендовали этого делать. Большинство счетчиков частично нарушают циркуляцию воздуха, из-за чего скорость движения лопастей может снизиться.
Хоть и незначительно, но с поправкой на длительную эксплуатацию разница может быть очень ощутимой.
Хотим подчеркнуть, что когда вы делаете самодельный ветрогенератор, предельно точные расчеты вам не понадобятся.
Башня для установки
Теперь вам предстоит подготовить башню для готового ветряка. Главное требование к ней – возможность ветряка свободно вращаться за ветром.
- Для создания простой и недорогой башни вам понадобится металлическая труба с диаметром 25 мм. Через трубу будут проходить все провода, поэтому диаметра должно быть достаточно.
- Для основания башни вам подойдет диск из фанеры диаметром 0,6 м. Из 25-миллиметровой арматуры сделайте U-образную форму сборки, а по центру установите тройник. Такая конструкция довольно простая, но позволит при необходимости поднимать и опускать башню без особых усилий.
- Для того чтобы зафиксировать диск на земле, просверлите в нем отверстия для металлических вставок.
- Чтобы сделать вертикальный ветрогенератор, вам также понадобится прочная опорная труба, которая будет соединять основание и устройство ветряка. Длину можете выбрать самостоятельно, но стандарт – 3-5 метров.
- Все деревянные части конструкции нужно покрыть плотным слоем краски. Будет хорошо, если перед этим вы еще и прогрунтуете поверхность как следует. Это дополнительно защитит дерево от гниения из-за воздействия влаги.
- Скорее всего, вам также нужно будет прикрутить к хвостовой части ветряка противовес для дополнительно балансировки системы.
Через трубу будут проходить все провода, поэтому диаметра должно быть достаточно.
Чтобы проверить, насколько подвижны лопасти, достаточно просто выйти с ветряком на улицу в ветреный день и поднять его над головой. Если все сделано правильно, обороты будут большими.
Установка батареи и электронной системы управления
Электросистема – это уже финальная часть работы. Вам нужна не только турбина, но и несколько емких батарей, которые будут хранить энергию, произведенную генератором. Кроме того, рекомендуем также смонтировать блокирующий диод. Его задача – предотвращать подачу избыточной энергии, а также предохранять работу двигателя от полученной им же энергии.
На сегодняшний день есть большой выбор контролеров для ветряных электростанций. Опять же, некоторые из них без проблем можно найти в интернете за минимальную цену. Если у вас нет опыта в электронике, то это – единственный возможный вариант. Разобраться самостоятельно со сложными схемами новичку невозможно.
Советуем заняться поисками всех необходимых материалов еще до того, как сделать ветрогенератор.
Некоторые детали бывает трудно найти, а без них, возможно, придется менять всю схему конструкции или некоторые ее элементы.
Финальная сборка ветрогенератора
Теперь, когда все элементы готовы, можно переходить к установке вашего ветрогенератора.
Теперь, когда все элементы вы соединили между собой, изучите, насколько качественно спрятана вся электроника. Попадание влаги во время дождя может стать причиной выхода из строя всей системы и несет опасность для вашего здоровья. Поэтому все контакты нужно тщательно заизолировать и скрыть от доступа людей и животных (если ветряк устанавливается возле частного дома или на даче.
Вот и все. Теперь вы знаете, как сделать ветрогенератор своими руками и стать менее зависимым от основных источников электричества. Предлагаем к просмотру видео по изготовлению ветрогенератора.
ВИДЕО: Как построить ветряную турбину менее чем за 20 минут
Офис Энергоэффективность и возобновляемые источники энергии
14 июня 2016 г.
URL видео
Хойт Бэтти из Управления технологий ветро- и гидроэнергетики предлагает простой пошаговый проект по созданию ветряной турбины, который можно выполнить менее чем за 20 минут.
Ищете интересный проект для всей семьи?
Почему бы не изучить дар, который продолжает приносить пользу: чистая энергия.
Этот проект занимает менее 20 минут и помогает повысить осведомленность об энергии ветра — самом быстрорастущем источнике энергии в Соединенных Штатах.
Энергия ветра — один из лучших в Америке вариантов дешевой, безуглеродной возобновляемой энергии. Он борется с изменением климата, поддерживает более 73 000 рабочих мест в США, а общая установленная мощность ветра в 2014 году выросла почти до 66 гигаватт. Этого электричества достаточно для питания более 17,5 миллионов домов в год!
Посмотрите пошаговое видео, размещенное Хойтом Бэтти из Управления технологий ветро- и гидроэнергетики, чтобы построить ветряную турбину из бумаги, или выполните следующие действия:
Materials Needed:
- Paper (cardstock preferred)
- Scissors
- Markers or crayons
- One small bead
- One dress pin
- One eraser
Шаг 1: Загрузите материалы и распечатайте макет ветряка.
Министерство энергетики США
Шаг 2: Вырежьте башню и лопасти
Рука, держащая лист бумаги и вырезающая фигуру.
Шаг 3: Раскрасьте башню и лезвия
Министерство энергетики США
Шаг 4: Вырежьте прорези в башне
Министерство энергетики США
Совет. Согните бумагу по более толстым линиям (не по коротким пунктирным линиям) и вырежьте каждую линию, чтобы получились небольшие прорези, чтобы клапаны с другой стороны могли входить в них.
Шаг 5: Сложите башню
Министерство энергетики США
Министерство энергетики США
Начните аккуратно складывать башню по пунктирным линиям меньшего размера. В последнем сгибе вставьте три клапана в три прорези, созданные на шаге 4.
Шаг 6: Сложите лезвия
Министерство энергетики США
Слегка согните каждое лезвие по пунктирным линиям.
Шаг 7: Прикрепите лопасти к башне
Осторожно проткните шпильку через центр втулки, соединяющей вместе три лопасти турбины. Затем поместите бусину на булавку, затем башню и, наконец, закрепите все части на месте, прикрепив ластик к булавке.
Хотите узнать больше об энергии ветра?
Узнайте, как работают ветряные турбины, ознакомьтесь с нашим проектом «Ветер для школ» или прочтите отчет Revolution Now.
Ветроэнергетическая программа является частью Управления технологий ветро- и гидроэнергетики и работает над расширением использования экологически чистой, доступной и надежной ветровой энергии для обеспечения национальной безопасности, экономической жизнеспособности и качества окружающей среды.
Как сделать ветряную мельницу
Традиционно ветряные мельницы использовались на фермах для перекачивания воды или измельчения зерна.
Современные ветряные мельницы или ветряные турбины могут использовать энергию ветра для выработки электроэнергии. Узнайте, как сделать ветряк своими руками дома или в классе из бумажных стаканчиков и соломинки. Все, что вам нужно, это несколько простых материалов, чтобы начать. Мы любим веселые, практические проекты STEM для детей!
БУМАЖНАЯ МЕЛЬНИЦА ДЛЯ ДЕТЕЙ
КАК РАБОТАЕТ МЕЛЬНИЦА?
Энергия ветра существует уже давно. Возможно, вы видели ветряные мельницы на фермах. Когда ветер вращает лопасти ветряной мельницы, он вращает турбину внутри небольшого генератора для производства электроэнергии.
Ветряная мельница на ферме производит лишь небольшое количество электроэнергии. Чтобы производить достаточно электроэнергии для обслуживания большого количества людей, коммунальные предприятия строят ветряные электростанции с большим количеством ветряных турбин.
ТАКЖЕ ПРОВЕРЬТЕ: Как сделать водяное колесо
Энергия ветра — это альтернативный источник энергии, считающийся «чистой энергией», поскольку для производства энергии ничего не сжигается.
Они замечательны для окружающей среды!
ВАМ ТАКЖЕ МОЖЕТ ПОНРАВИТЬСЯ: Погода для детей
STEM ЗАНЯТИЯ ДЛЯ ДЕТЕЙ
Итак, вы можете спросить, что на самом деле означает STEM? STEM — это наука, технологии, инженерия и математика. Самое главное, что вы можете извлечь из этого, это то, что STEM подходит для всех!
Да, дети всех возрастов могут работать над проектами STEM и получать удовольствие от уроков STEM. STEM-занятия также отлично подходят для групповой работы!
STEM повсюду! Просто осмотритесь. Тот простой факт, что STEM окружает нас, объясняет, почему для детей так важно быть частью, использовать и понимать STEM.
Здания, которые вы видите в городе, мосты, соединяющие места, компьютеры, которые мы используем, программное обеспечение, которое к ним прилагается, и воздух, которым мы дышим, STEM — это то, что делает все это возможным.
Заинтересованы в STEM плюс ART? Ознакомьтесь со всеми нашими действиями в STEAM!
Инжиниринг является важной частью STEM.
Что такое инженерия в детском саду, дошкольном учреждении и первом классе?
Ну, это сборка простых структур и других предметов, а также изучение науки, лежащей в их основе. По сути, это очень много! Узнайте больше о том, что такое инженерия.
Получите этот БЕСПЛАТНЫЙ календарь инженерных задач сегодня!
КАК ПОСТРОИТЬ ВЕТРЯНУЮ МЕЛЬНИЦУ
Хотите распечатать инструкции по сборке ветряной мельницы? Пришло время вступить в библиотечный клуб!
Припасы:
- 2 Маленькие бумажные стаканчики
- СОНДАРУЮЩАЯ СЛОЖНАЯ СЛАДНА
- Зуба
- Ножницы
- 4 Пенни
- лента
Инструкции
ШАГ 2: Проткните зубочисткой отверстие в каждой чашке.
ШАГ 3: Сделайте одно отверстие, достаточное для того, чтобы поместить сгибаемую соломинку в чашку.
ШАГ 4: Прикрепите 4 пенни внутри чашки с помощью соломинки, чтобы немного ее утяжелить.