Строительство Севастополь

Строительство в Севастополе — сообщество мастеров строителей и отделочников

 

Компактный вертикальный ветрогенератор своими руками. Вертикальный ветряк своими руками


Ветрогенератор с вертикальным ротором | Синтезгаз

Самодельный ветрогенератор в сборе

Самодельный ветрогенератор в сборе

Группой умельцев была разработана конструкция ветрогенераторной установки с вертикально расположенной осью вращения. Ниже, представлено подробное руководство по изготовлению этой установки. Внимательно прочитав это руководство, вы сможете сделать подобный вертикальный ветрогенератор своими руками.

Конструкция ветрогенератора получилась достаточно надежной, с низкой стоимостью обслуживания, простой в изготовлении и не дорогой по комплектующим. Представленный ниже список деталей носит ознакомительный и ориентировочный характер. Соблюдать его не обязательно, можно внести какие-то свои коррективы, что-то улучшить, что-то использовать свое, т.к. не везде можно найти именно то, что в списке. Для изготовления этого ветрогенератора использовались недорогие и качественные детали.

Схема вертикального ветрогенератора

Схема вертикального ветрогенератора

НаименованиеКол-воПримечание
Список используемых деталей и материалов для ротора:
Предварительно вырезанный лист металла1Вырезан из стали толщиной 1/4" при помощи гидроабразивной, лазерной и др. резке
Ступица от авто (Хаб)1Должна содержать 4 отверстия, диаметр около 4 дюймов
2" x 1" x 1/2" неодимовый магнит26Очень хрупкие, лучше заказать дополнительно
1/2"-13tpi x 3“ шпилька1TPI – кол-во витков резьбы на дюйм
1/2" гайка16 
1/2" шайба16 
1/2" гровер16 
1/2".-13tpi колпачковая гайка16 
1" шайба4Для того, чтобы выдержать зазор между роторами
   
Список используемых деталей и материалов для турбины:
3" x 60" Оцинкованная труба6 
ABS пластик 3/8" (1.2×1.2м)1 
Магниты для балансировкиЕсли нужныЕсли лопасти не сбалансированы, то магниты прикрепляются для балансировки
1/4" винт48 
1/4" шайба48 
1/4" гровер48 
1/4" гайка48 
2" x 5/8" уголки24 
1" уголки12 (опционально)В случае, если лопасти не держат форму, то можно добавить доп. уголки
винты, гайки, шайбы и гроверы для 1" уголка12 (опционально) 
   
Список используемых деталей и материалов для статора:
Эпоксидка с затвердителем2 л 
1/4" винт нерж.3 
1/4" шайба нерж.3 
1/4" гайка нерж.3 
1/4" кольцевой наконечник3Для эл. соединения
1/2"-13tpi x 3“ шпилька нерж.1Нерж. сталь не является ферромагнетиком, поэтому не будет "тормозить" ротор
1/2" гайка6 
СтеклотканьЕсли нужна 
0.51мм эмал. провод 24AWG
   
Список используемых деталей и материалов для монтажа:
1/4" x 3/4" болт6 
1-1/4" фланец трубы1 
1-1/4" оцинк. труба L-18"1 
   
Инструменты и оборудование:
1/2"-13tpi x 36“ шпилька2Используется для поддомкрачивания
1/2" болт8 
АнемометрЕсли нужен 
1" лист алюминия1Для изготовления проставок, если понадобятся
Зеленая краска1Для покраски держателей пластика. Цвет не принципиален
Голубая краска бал.1Для покраски ротора и др. частей. Цвет не принципиален
Мультиметр1 
Паяльник и припой1 
Дрель1 
Ножовка1 
Керн1 
Маска1 
Защитные очки1 
Перчатки1 

Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения не настолько эффективны, как их горизонтальные собратья, однако вертикальные ветрогенераторы менее требовательны к месту их установки.

Описание изготовления турбины ветрогенератора

Турбина ветрогенератора

Турбина ветрогенератора

  1. Соединяющий элемент – предназначен для соединения ротора к лопастям ветрогенератора.
  2. Схема расположения лопастей – два встречных равносторонних треугольника. По данному чертежу потом легче будет расположить уголки крепления лопастей.
Крепление лопастей уголками

Крепление лопастей уголками

Если не уверены в чем то, шаблоны из картона помогут избежать ошибок и дальнейших переделываний.

Общий вид расположения уголков, крепящих лопасти

Общий вид расположения уголков, крепящих лопасти

Последовательность действий изготовления турбины:

  1. Изготовление нижней и верхней опор (оснований) лопастей. Разметьте и при помощи лобзика вырежьте из ABS пластика окружность. Затем обведите ее и вырежьте вторую опору. Должны получиться две абсолютно одинаковые окружности.
  2. В центре одной опоры вырежьте отверстие диаметром 30 см. Это будет верхняя опора лопастей.
  3. Возьмите хаб (ступица от авто) и разметьте и просверлите четыре отверстия на нижней опоре для крепления хаба.
  4. Сделайте шаблон расположения лопастей (рис. выше) и разметьте на нижней опоре места крепления уголков, которые будут соединять опору и лопасти.
  5. Сложите лопасти в стопку, прочно свяжите их и обрежьте до требуемой длины. В данной конструкции лопасти длиной 116 см. Чем длинее лопасти, тем больше энергии ветра они получают, но обратной стороной является нестабильность в сильный ветер.
  6. Разметьте лопасти для крепления уголков. Накерните, а затем просверлите отверстия в них.
  7. Используя шаблон расположения лопастей, который представлен на рисунке выше, прикрепите лопасти к опоре при помощи уголков.

Описание изготовления ротора ветрогенератора

Разметка роторов с помощью бумажных шаблонов

Разметка роторов с помощью бумажных шаблонов

Последовательность действий по изготовлению ротора:

  1. Положите два основания ротора друг на друга, совместите отверстия и напильником или маркером сделайте небольшую метку по бокам. В дальнейшем, это поможет правильно сориентировать их относительно друг-друга.
  2. Сделайте два бумажных шаблона расположения магнитов и приклейте их на основания.
  3. Промаркируйте полярность всех магнитов при помощи маркера. В качестве “тестера полярности” можно использовать небольшой магнит, обмотанный тряпкой или изолентой. Проводя его над большим магнитом, будет хорошо видно, отталкивается он или притягивается.
  4. Крепление магнитов на основании ротора

    Крепление магнитов на основании ротора

  5. Приготовьте эпоксидную смолу (добавив в нее отвердитель). И равномерно нанесите ее снизу магнита.
  6. Очень аккуратно поднесите магнит к краю основания ротора и переместите его к своей позиции. Если магнит устанавливать сверху ротора, то большая мощность магнита может его резко примагнитить и он может поломаться. И никогда не суйте свои пальцы и другие части тела между двумя магнитами или магнитом и железом. Неодимовые магниты очень мощные!
  7. Продолжайте приклеивать магниты к ротору (не забудьте смазывать эпоксидкой), чередую их полюса. Если магниты сьезжают под действием магнитной силы, то воспользуйтесь куском дерева, располагая его между ними для страховки.
  8. После того, как один ротор закончили, переходите к второму. Используя ранее поставленную метку, расположите магниты точно напротив первого ротора, но в другой полярности.
  9. Положите роторы подальше друг от друга (чтобы они не примагнитились, иначе потом не отдерете).

Описание изготовления статора ветрогенератора

Изготовление статора – это очень трудоемкая часть процесса изготовления ветрогенератора. Можно, конечно попробовать купить готовый статор (его еще надо найти у нас) или генератор, но не факт, что они подойдут для конкретного ветряка со своими индивидуальными характеристиками

Катушка статора

Катушка статора

Статор ветрогенератора – электрический компонент, состоящий из 9-ти катушек. Катушка статора изображена на фото выше. Катушки разделены на 3 группы, по 3 катушки в каждой группе. Каждая катушка намотана проводом 24AWG (0.51мм) и содержит в себе 320 витков. Большее количество витков, но более тонким проводом даст более высокое напряжение, но меньший ток. Поэтому, параметры катушек могут быть изменены, в зависимости от того, какое напряжение вам требуется на выходе ветрогенератора. Нижеследующая таблица поможет вам определиться:

  • 320 витков, 0.51 мм (24AWG) = 100В * 120 об/мин.
  • 160 витков, 0.0508 мм (16AWG) = 48В * 140 об/мин.
  • 60 витков, 0.0571 мм (15AWG) = 24В * 120 об/мин.

Вручную наматывать катушки – это скучное и трудное занятие. Поэтому, чтобы облегчить процесс намотки рекомендуется изготовить простое приспособление – намоточный станок. Тем более, что конструкция его достаточно проста и сделать его можно из подручных материалов.

Витки всех катушек должны быть намотаны одинаково, в одном и том же направлении и обращайте внимание или отмечайте, где начало, а где конец катушки. Для предотвращения разматывания катушек, они обмотаны изолентой и промазаны эпоксидкой.

Приспособление для намотки катушек

Приспособление сделано из двух кусков фанеры, изогнутой шпильки, куска ПВХ-трубы и гвоздей. Перед тем, как изогнуть шпильку, нагрейте ее горелкой.

Приспособление для намотки катушек, сделанное из двух кусков фанеры, изогнутой шпильки, куска ПВХ-трубы и гвоздей

Приспособление для намотки катушек, сделанное из двух кусков фанеры, изогнутой шпильки, куска ПВХ-трубы и гвоздей

Небольшой кусок трубы между дощечками обеспечивает заданную толщину, а четыря гвоздя обеспечивают необходимые размеры катушек.

Крупный вид приспособления для намотки катушек

Крупный вид приспособления для намотки катушек

Вы можете придумать свою конструкцию намоточного станка, или возможно у вас уже имеется готовый.

После того, как все катушки намотаны их необходимо проверить на идентичность друг к другу. Это можно сделать при помощи весов, а также нужно померить сопротивления катушек мультиметром.

Подробный вид приспособления для намотки катушек

Подробный вид приспособления для намотки катушек

Схема соединения катушек статора

Внимание!

Категорически запрещается подключать домашние бытовые потребители напрямую к ветрогенератору во избежании выхода их из строя! Также соблюдайте меры безопасности при обращении с электричеством!

Схема соединения катушек статора

Схема соединения катушек статора

Последовательность действий соединения катушек:

  1. Зачистите шкуркой концы выводов каждой катушки.
  2. Соедините катушки, как показано на рисунке выше. Должно получиться 3 группы, по 3 катушки в каждой группе. При такой схеме соединений получится трехфазный переменный ток. Концы катушек припаяйте, либо воспользуйтесь зажимами.
  3. Выберите одну из следующих конфигураций:
  • А. Конфигурация «звезда». Для того, чтобы получить большое напряжение на выходе, соедините выводы X,Y и Z между собой.
  • B. Конфигурация «треугольник». Для того, чтобы получить большой ток, соедините X с B, Y с C, Z с A.
  • C. Для того, чтобы в будущем сделать возможность изменять конфигурацию, нарастите все шесть проводников и выведите их наружу.
  1. На большом листе бумаге нарисуйте схему расположения и подключения катушек. Все катушки должны быть равномерно распределены и соответствовать расположению магнитов ротора.
  2. Прикрепите катушки при помощи скотча к бумаге. Приготовьте эпоксидную смолу с отвердителем для заливки статора.
  3. Для нанесения эпоксидки на стеклоткань используйте малярную кисть. Если необходимо, то добавьте небольшие кусочки стеклоткани. Центр катушек не заполняйте, чтобы обеспечить их достаточное охлаждение при работе. Постарайтесь избегать образования пузырьков. Целью данной операции является закрепление катушек на своих местах и придание плоской формы статору, который будет располагаться между двумя роторами. Статор не будет нагруженным узлом и не будет вращаться.

Для того, чтобы стало более понятно, рассмотрим весь процесс в картинках:

Изготовление статора

Изготовление статора

Готовые катушки помещаются на вощеную бумагу с начерченной схемой расположения. Три небольших круга по углам на фото выше – места отверстий для крепления кронштейна статора. Кольцо в центре предотвращает попадание эпоксидки в центральную окружность.

Вокруг катушек помещается стеклоткань

Вокруг катушек помещается стеклоткань

Катушки закреплены на своих местах. Стеклоткань, небольшими кусочками помещается вокруг катушек. Выводы катушек можно вывести внутрь или наружу статора. Не забудьте оставить достаточный запас длины выводов. Обязательно еще раз проверьте все соединения и прозвоните мультиметром.

Статор, залитый эпоксидкой с кронштейном

Статор, залитый эпоксидкой с кронштейном

Статор практически готов. Отверстия для крепления кронштейна, сверлятся в статоре. При сверлении отверстий смотрите не попадите в выводы катушек. После завершения операции, обрежьте лишнюю стеклоткань и если необходимо, шкуркой зачистите поверхность статора.

Изготовление кронштейна статора

Труба для крепления оси хаба была обрезана под нужный размер. В ней были просверлены отверстия и нарезана резьба. В дальнейшем в них будут вкручены болты, которые будут удерживать ось.

Крепление оси

Крепление оси

Эскиз (чертеж) кронштейна

Эскиз (чертеж) кронштейна

На рисунке выше показан кронштейн, к которому будет крепиться статор, находящийся между двумя роторами.

Шпилька с гайками и втулкой

Шпилька с гайками и втулкой

На фото выше показана шпилька с гайками и втулкой. Четыре таких шпильки обеспечивают необходимый зазор между роторами . Вместо втулки можно использовать гайки большего размера, либо самому вырезать шайбы из алюминия.

Окончательная сборка генератора

Небольшое уточнение: малый воздушный зазор между связкой ротор-статор-ротор (который задается шпилькой с втулкой), обеспечивает более высокую отдаваемую мощность, но возрастает риск повреждения статора или ротора при перекосе оси, который может возникнуть при сильном ветре.

Сборочный чертеж генератора

Сборочный чертеж генератора

На левом рисунке ниже, показан ротор с 4-мя шпильками для обеспечения зазора и двумя алюминиевыми пластинами (которые в дальнейшем будут убраны).

На правом рисунке показан собранный и покрашенный в зеленый цвет статор, установленный на место.

Ротор и статор

Ротор и статор

Процесс сборки:

  1. В плите верхнего ротора просверлите 4 отверстия и нарежьте в них резьбу для шпильки. Это необходимо для плавного опускания ротора на свое место.
  2. Уприте 4 шпильки в алюминиевые пластины приклеенные ранее и установите на шпильки верхний ротор.
  3. Роторы будут притягиваться друг к другу с очень большой силой, поэтому и нужно такое приспособление. Сразу выровняйте роторы относительно друг-друга по поставленным ранее метках на торцах.
  4. Поочередно вращая ключом шпильки, равномерно опускайте ротор.
  5. После того, как ротор уперся в втулку (обеспечивающая зазор), выкрутите шпильки и уберите алюминиевые пластины.
  6. Установите хаб (ступицу) и прикрутите его.
Этапы сборки генератора

Этапы сборки генератора

Генератор готов!

Генератор будущего ветрогенератора в сборе

Генератор будущего ветрогенератора в сборе

После установки шпилек (1) и фланца (2) ваш генератор должен выглядеть приблизительно так, ка на рисунке выше.

Установка и крепление клемм

Установка и крепление клемм

Болты из нержавейки служат для обеспечения электрического контакта. На провода удобно использовать кольцевые наконечники.

Установка клемм

Установка клемм

Колпачковые гайки и шайбы служат для крепления соединительной платы и опоры лопастей к генератору. Итак, ветрогенератор полностью собран и готов к тестам.

Для начала, лучше всего рукой раскручивать ветряк и измерять параметры. Если все три выходные клеммы закоротить между собой, то ветряк должен вращаться очень туго. Это может быть использовано для остановки ветрогенератора для сервисного обслуживания или в целях безопасности.

Ветрогенератор можно использовать не только для обеспечения дома электричеством. К примеру данный экземпляр, сделан так, чтобы статор вырабатывал большое напряжение, которое затем используется для нагрева.Рассматриваемый выше генератор выдает 3-х фазное напряжение с различной частотой (зависит от силы ветра), а к примеру в России используется однофазная сеть 220-230В, с фиксированной частотой сети 50 Гц. Это отнюдь не означает, что данный генератор не подойдет для питания бытовых приборов. Переменный ток с данного генератора может быть преобразован в постоянный ток, с фиксированным напряжением. А постоянный ток уже может использоваться для питания светильников, нагрева воды, заряда аккумуляторов, а может быть поставлен преобразователь для преобразования постоянного тока в переменный. Но это уже выходит за рамки данной статьи.

Мостовой выпрямитель

Мостовой выпрямитель

На рисунке выше простая схема мостового выпрямителя, состоящего из 6-ти диодов. Он преобразовывает переменный ток в постоянный.

Рекомендации по выбору места установки ветрогенератора

Ветрогенератор, описываемый здесь, установлен на 4-х метровой опоре на краю горы. Трубный фланец, который установлен снизу генератора обеспечивает легкую и быструю установку ветрогенератора – достаточно прикрутить 4 болта. Хотя для надежности, лучше приварить.

Обычно, горизонтальные ветрогенераторы «любят» когда ветер дует с одного направления, в отличии от вертикальных ветряков, где за счет флюгера, они могут поворачиваться и им не важно направление ветра. Т.к. данный ветряк установлен на берегу скалы, то ветер там создает турбулентные потоки с разных направлений, что не очень эффективно для данной конструкции.

Другим фактором, который необходимо учитывать при подборе места размещения, является сила ветра. Архив данных по силе ветра для вашей местности можно найти в интернете, правда это будет очень приблизительно, т.к. все зависит от конкретного места.

Также, в выборе месторасположения установки ветрогенератора поможет анемометр (прибор для измерения силы ветра).

Немного о механике ветрогенератора

Как известно, ветер возникает из-за разности температур поверхности земли. Когда ветер вращает турбины ветрогенератора, он создает три силы: подьемную, торможения и импульсную. Подьемная сила обычно возникает над выпуклой поверхностью и является следствием разности давлений. Сила торможения ветра возникает за лопастями ветрогенератора, она является нежелательной и тормозит ветряк. Импульсная сила возникает из-за изогнутой формы лопастей. Когда молекулы воздуха толкают лопасти сзади, то им некуда потом деваться и они собираются позади них. В результате, они толкают лопасти в направлении ветра. Чем больше подьемная и импульсная силы и меньше сила торможения, тем быстрее лопасти будет вращаться. Соответственно вращается ротор, который создает магнитное поле на статоре. В результате чего вырабатывается электрическая энергия.

Скачать схему расположения магнитов

---

Комментарии:

---

Что такое газ БраунаХронология водородных топливных элементов

sintezgaz.org.ua

Компактный вертикальный ветрогенератор своими руками

Ветрогенератор в действии Этот материал посвящен сборке небольшого ветрогенератора с вертикальной осью, который будет снабжать энергией фонарь. Эффективность будет ниже, чем у его двоюродного брата с горизонтальной осью, но он больше подходит для городских условий, в которых направление ветра сложно предсказать. Обычно, когда вы подаете электроэнергию на двигатель, начинает вращаться ротор. Верно и обратное: если начать вращать ротор, он выступит в качестве генератора и начнет вырабатывать электричество.Ветрогенератор собран своими руками Наш «ветряной фонарь» будет использовать энергию ветра для вращения двигателя, а вырабатывающееся при этом электричество позволит светодиодам, расположенным в основании конструкции, светить. Таким образом, мы получим своеобразный индикатор ветра, светящийся мерцающим светом. Светодиоды, как и любые другие диоды, позволяют току проходить сквозь них только в одном направлении. Биполярные шаговые двигатели имеют две импульсивных обмотки на статоре. В нашем случае задача заключается в разработке схемы, которая бы направляла бы ток, генерируемый в каждой из обмоток, через светодиод в правильном направлении, вне зависимости от того, в какую сторону вращаются лопасти устройства. Так как даже самая продуманная конструкция вертикального ветрогенератора не сможет реагировать на изменения в направлении ветра, нам придется собрать для биполярного шагового двигателя выпрямительную схему.

Список покупок. Здесь приведен полный список того, что вам понадобится, вплоть до последней шайбы.

Электроника: — Шаговый электродвигатель — Штыревая вилка — Макетная плата — Проволочные перемычки — Восемь диодов (1А, 50В) — Один или несколько светодиодов (в данном случае использовался один желтый, вы можете подобрать любой нужный вам цвет) — Один или несколько конденсаторов емкостью 1000 мкФ

Прочее оборудование и материалы: — Лист акрилового пластика (плексиглаза) толщиной 6 мм размером 40х75 см. Понадобится для изготовления шестеренок, дисков и деталей держателя лопастей. — Алюминиевая лента шириной 25 см. Обычно продается в рулонах, для этого проекта понадобится около 60 см. — Установочное кольцо на вал диаметром 5 мм с резьбовым отверстием. — Семь установочных колец на вал диаметром 13 мм с резьбовым отверстием. — Алюминиевая труба с внешним диаметром 13 мм и длиной 46 см. — Два втулочных подшипника с фланцем для вала диаметром 13 мм. — Упорный подшипник в сборе под вал диаметром 13 мм. — Три гайки переходных 1/4х20 длиной 10 см. — Шесть болтов под внутренний шестигранник 1/4х20 длиной 19мм. — Шесть разрезных шайб 1/4. — Шесть плоских шайб 1/4. — Шесть болтов под внутренний шестигранник М3 длиной 40мм. — Шесть разрезных шайб М3. — Шесть плоских шайб М3. — Набор шестигранных ключей (метрических и дюймовых). — Резец для снятия заусенцев и/или круглый напильник.

Итак, подготовим алюминиевую трубу. Наденьте защитные очки и при помощи ножовки по металлу отпилите необходимые нам 46 сантиметров трубы. При помощи резца для заусенцев и напильника обработайте ее, избегая царапин, с обоих концов, внутри и снаружи. Убедитесь, что на вашу алюминиевую ось можно надеть втулочные подшипники, упорно-радиальный подшипник и установочные кольца. Если внешний диаметр трубки не позволяет сделать это, вооружитесь защитными очками, респиратором и перчатками (алюминиевая пыль не особо полезна для вашего организма). Оберните трубу наждачной бумагой, плотно прижмите ее к металлу и вращайте трубу, пока не увидите алюминиевые стружки. Время от времени пытайтесь надеть на ось подшипники и кольца. Продолжайте до тех пор, пока все детали не сядут плотно на трубе. Если вам посчастливилось иметь доступ к токарному станку, то вы сможете сэкономить много времени и усилий в том случае, если необходимо снять относительно большой слой алюминия. При этом, точильный станок так же ускорит процесс по сравнению с обработкой наждачной бумагой вручную, но вам будет труднее соблюсти круглую форму поперечного сечения алюминиевой оси.

Сборка основания Приступаем к сборке основания. Начнем с двух плексигласовых дисков, переходных гаек, болтов 1/4х20, разрезных и плоских шайб для них. Установите переходные гайки между плексигласовыми дисками и закрепите их болтами 1/4х20, используя шайбы. Установите один из втулочных подшипников в центральное отверстие диска-основания. Диск-основание отличается от другого отсутствием четырех отверстий для крепления двигателя. Наденьте на фланец втулочного подшипника один за другим – разрезную шайбу, упорно-радиальный подшипник и еще одну разрезную шайбу.Монтаж подшипников и шестерни Сверху вставьте алюминиевую трубу. Прежде чем на ее нижний конец наденется втулочный подшипник, на нее надевается еще один втулочный подшипник, установочное кольцо на 13мм, шестеренка, вырезанная лазером, еще два установочных кольца и затем разрезная шайба, сам нижний подшипник и стопка шайб. Потяните слегка алюминиевую ось, но так, чтобы не ударить ею о рабочую поверхность стола. Используя шестигранник, затяните винт в нижнем установочном кольце. Теперь кольцо опирается на упорный подшипник и прикреплено к трубе так, что вы можете вращать ось. Другое установочное кольцо поднимите вверх вместе с шестерней примерно на середину высоты основания. Затяните винт на кольце. Позже оно будет склеено с шестерней при помощи эпоксидной смолы, но на данном этапе сборки скреплять их между собой таким образом не надо.Подшипник фиксируется кольцом Закрепите втулочный подшипник верхним установочным кольцом.

Двигатель закреплен на верхнем диске основания Прежде чем продолжать работать с осью, закрепим мотор – наступил удобный момент для этого.Провода двигателя припаиваются к штыревой вилке Обрежьте провода до длины 20см и припаяйте их к штыревой вилке на четыре контакта. Красный и зеленый проводки должны быть рядом друг с другом на одной стороне, а синий и желтый — с другой. Открутите винты, которые скрепляют двигатель. Используя более длинные винты М3, закрепите мотор на нижней поверхности верхнего диска. На каждый болт наденьте обычную и разрезную шайбы. Наденьте на вал двигателя другую шестеренку и временно закрепите ее при помощи установочного кольца на 5мм. Отрегулируйте по высоте положение колец так, чтобы шестерни находились на одном уровне относительно друг друга и хорошо сцеплялись зубцами между собой. Теперь можно приклеить шестеренки с помощью эпоксидной смолы к соответствующим им установочным кольцам.

Продолжим заниматься нашей алюминиевой осью. Наденьте на нее установочное кольцо, пластиковый держатель лопастей и еще одно кольцо. Установите нижнее кольцо так, чтобы оно не касалось верхней поверхности основания, и закрепите при помощи винта. Опустите на него пластиковый держатель и второе кольцо и закрепите их на алюминиевой трубе, плотно прижав друг к другу. Теперь, когда вы вращаете ось (а она должна вращаться свободно и плавно), держатель лопастей должен вращаться вместе с ней. Вырежьте три лопасти для вашей ветряной турбины. Точного рецепта тут нет. У вас есть пазы под три лопасти на держателе, вырежьте их из алюминиевой ленты, используя ножницы. Размер определите сами.Лепесток лопасти вствлен в паз и загнут Не забудьте оставить лепестки (1-1,5см) на краях для того, чтобы закрепить лопасти в пазах. После того, как лопасти будут вставлены, загните лепестки, чтобы зафиксировать их. Точно также зафиксируйте лопасти и сверху – наденьте установочные кольца, расположив между ними держатель. Вставьте лепестки в пазы держателя и загните их. Теперь, когда вы попробуете вращать лопасти рукой, они должны легко крутиться.

Цепь собранная на макетной платеСхема Нам нужно сделать такую цепь, как показано на изображении. Используя восемь диодов и перемычки, повторите ее на макетной плате. Убедитесь, что все диоды расположены правильно. Обратите внимание на светодиод в центре и два конденсатора по краям платы. Вставьте длинную ножку светодиода в «плюс», а короткую — в «минус». Прежде чем подсоединять конденсаторы, позвольте ветру повращать лопасти и посмотрите, как мерцает светодиод. Вставьте в плату по крайней мере один конденсатор, как показано на изображении. Конденсатор будет накапливать энергию, пока ветер крутит лопасти, и разрядится, когда лопасти остановятся. В результате мерцание светодиода сглаживается. Попробуйте добавить больше светодиодов и конденсаторов, чтобы получить гладкое свечение в то время, когда вращается ось с лопастями.Вертикальный ветрогенератор Также вы можете сделать для фонаря светорассеиватель из бумаги, чтобы сделать свет более приятным. Теперь выносите готовый вертикальный ветрогенератор на улицу и наслаждайтесь результатом своих усилий.

По материалам www.instructables.com

electronics-lab.ru

Вертикальный ветрогенератор - эффективный способ получения энергии

Не так давно стали известны вертикальные ветрогенераторы. В большинстве случаев использовался их горизонтальный аналог. Как работает новая технология и в чем ее достоинства? Можно ли сделать такое полезное устройство своими руками?

Ветрогенератор на крыше дома

Основные преимущества

Новое оборудование имеет ряд преимуществ, за счет чего становится все более привлекательным в глазах покупателей.

  1. Не нужно использовать дополнительное устройство для того, чтобы определить направление движения ветра, и направить генератор ему навстречу.
  2. Вертикальный ветрогенератор используется на низкой высоте, за счет чего его легче обслуживать, так как не нужны дополнительные приспособления для подъема.
  3. Движущихся деталей не много, что уменьшает затраты на ремонт и производство.
  4. Можно эффективно использовать дома, тем более что не трудно соорудить самодельный вариант этого оборудования.
  5. Лопасти имеют оптимальный профиль, а ротор — оригинальную форму, за счет чего устройство обладает высоким КПД независимо от направления ветра.
  6. Бесшумный многополюсный генератор обеспечивает спокойствие окружающим людям.

Как это работает?

В основе действия вертикального генератора лежит принцип магнитной левитации. Во время движения турбин образуются импульсная и подъемная силы торможения, а так же сила торможения. Благодаря первым двум крутятся лопасти устройства, в результате чего его ротор создает магнитное поле, которое вырабатывает электричество. Такое оборудование сделано достаточно просто, что позволяет создать его аналог своими руками.

Классификация

Такие устройства с вертикальной осью вращения имеют несколько разновидностей.

  1. Ортогональные ветрогенераторы. Он имеют несколько лопастей, которые располагаются параллельно вертикальной оси. Такая конструкция не нуждается в направляющих механизмах, потому что принцип работы никак не зависит от направления ветра. Приводное оборудование можно расположить на уровне земли.
  2. Генераторы, имеющие ротор Дарье. У них три или две лопасти, которые представляют плоскую полосу и изготовлены достаточно просто. Устройство также не ориентируется на ветер и его можно располагать на уровне земли.
  3. Устройства, в основе которых лежит ротор Савониуса. В этом случае используется несколько полуцилиндров. Работа может осуществляться при низких скоростях. Кроме того, пусковые крутящие моменты очень эффективны, как и технологичность производства.
  4. Ветрогенераторы, работающие на многолопастном роторе с направляющим аппаратом. Они являются модификацией ортогонального аппарата. Лопасти выстроены в два ряда, первый из которых неподвижный и несет в себе функцию направляющего аппарата. Он предназначается для того, чтобы захватывать ветровой поток, сжимать его, увеличивая скорость, и подавать поток ветра на второй ряд, который является вращающимся ротором. Этот тип устройства работает очень эффективно по сравнению с другими, но стоимость его значительно превосходит их.
  5. Аппарат с геликоидным ротором. Это также модификация первого вида устройств. Из-за то, что лопасти закручиваются, ротор вращается более равномерно, за счет чего на опорные узлы не оказывается сильной динамической нагрузки. Это позволяет дольше эксплуатировать устройство. Стоят они дорого, так как технология производства достаточно сложная.

Где взять

Ветрогенератор, обладающий вертикальной осью вращения, можно не только купить, но и сделать своими руками. Это не так сложно, как кажется. Необходимые материалы, точный расчет и усилия — это все, что понадобится в процессе работы дома. Для изготовления понадобится следующее:

  1. Три фанерных диска, диаметр которых составляет 1 метр, а толщина каждого не меньше десяти миллиметров; они будут служить аэродинамическими перегородками;
  2. Четыре пластины, параметры которых составляют 500 на 1 метр плюс пять сантиметров, а толщина — 5 мм или около этого; эти пластины будут служить как лопасти ротора нашего самодельного ветрогенератора;
  3. Стыковка вышеперечисленных элементов с использованием дюралюминиевых уголков, сечение которых составляет 2 на 30 на 30 мм; для соединения понадобятся винты, марка которых М5, а также гайки и шайбы;
  4. Стяжки, которые усиливают всю конструкцию. Они выполнены из стальных стержней, на концах которых есть резьба, а диаметр составляет 6 мм;
  5. Бруски из дерева, которые укрепляют нижнюю шайбу; их сечение 40 на 40 мм.

Прежде чем своими руками создать окончательный вариант генератора с вертикальной осью вращения, нужно произвести предварительную сборку, расчет которой приведен выше. После этого ветряк нужно полностью разобрать для того, чтобы все фанерные элементы пропитать олифой. Сделать это нужно три раза. После этого конструкцию можно собрать в окончательный вариант. Далее самодельный аппарат нужно покрасить алкидной эмалью.

Установить данное устройство можно на мачту или столб. Если расчет соблюден верно, работа будет осуществляться без помех.

Усовершенствовать такое оборудование можно при помощи автоматического устройства, которое также делается дома своими руками. Оно устанавливает лопасти в оптимальное положение в зависимости от того, какая скорость у ветра. Для этого понадобится фанера, толщина которой составляет три миллиметра, и пластик из дюралюминия толщиной до восьми миллиметров. Две крестовины, верхняя и нижняя, должны относиться к креплению лопаток. Их производят из стальных полос толщиной около пяти миллиметров. Для качественного укрепления нижней крестовины применяются стальные подкосы, приваренные снизу. Они крепятся на валу двигателя с использованием стопорных винтов М8. Такая автоматическая установка обеспечит постоянную скорость вращения генератора.

Это основные моменты по созданию ветрогенератора своими руками. Такая установка будет не только полезная, но и приятная, так как в нее вложена душа.

Дополнительные преимущества

У ветрогенераторов, которые обладают вертикальной осью вращения, есть дополнительные преимущества, которые делают их еще более полезными. К этому относится самостарт, происходящий на скорости полтора метра в секунду. Если скорость составляет три с половиной метра в секунду, начинается самораскрутка. Лопасти, закрепленные на верхней крышке, смещаются относительно закрепленного короба, за счет чего можно быть уверенным в плавности работы ветрогенератора.

Что учитывать при выборе такого оборудования

Если делать это полезное устройство своими руками нет времени и сил, стоит его купить, однако при этом стоит учитывать некоторые моменты.

  • Мощность устройства. Если местность не славится воздушными потоками, то приобретение очень мощного ветрогенератора не окупится. Лучше использовать вертикальный генератор маленькой мощности.
  • Направление ветра. Если в районе часто меняется направление воздушных потоков, то вообще стоит подумать о том, необходимо ли такое устройство. Если ответ утвердительный, подойдет только вертикальный ветрогенератор.
  • Производитель. От производителя зависит цена товара. Если вы хотите купить импортный ветрогенератор, то будьте готовы заплатить в три раза больше, чем за такой же товар отечественного производителя.
Установка мощного ветрогенератора

 

Использовать ветер как источник энергии выгодно и безопасно, особенно если делать это с помощью вертикального ветрогенератора. Рассмотрев все полезные свойства данного агрегата, можно с уверенностью идти за его покупкой или же взяться за то, чтобы сделать его своими руками.

energomir.biz

Сделать роторный ветрогенератор, схемы

Привет всем читателям блога. Вот не успел я написать статью о ветре, как альтернативном источнике энергии, как ко мне обратился мой давний подписчик и предложил свой вариант роторного ветряка.

Самодельный роторный ветряк

По понятным причинам я не буду озвучивать его имя и фамилию, скажу лишь, что сам он из Екатеринбурга, города известного всем своими печальными событиями 1918 года. Ну, да бог с ними, речь в принципе не о них. С его позволения я хочу представить конструкцию роторной ВЭУ (ветроэлектрическая установка), достоинства которой заключаются в использовании легкого ротора с поворотно закрепленными лопастями.

Самодельный роторный ветряк

Принцип работы роторного ветряка заключается в том, что каждая из его лопастей, под влиянием воздушных потоков, автоматически приобретает такое положение, которое необходимо для вращения ротора. Все это происходит благодаря грамотно смещенной оси к краю лопасти, и ограничителя вращения.

Во время разработки представляемой бытовой самодельной вертикальной установки учитывались:

  • упрощенная технология изготовления установки;
  • минимальные размеры и масса установки при немалой мощности;
  • незначительные затраты на возведение установки.

Роторный ветрогенератор своими руками

Бытовой ветрогенератор собирается из дюралевых либо металлических труб небольшого сечения, соединенными болтами М6-М12 сквозь поперечные сквозные отверстия.

Учитывая условия повышенной вибрации, вызванной вращением ротора, соединения должны быть стойкими и прочными. Ротор изготавливается из труб, скрепленных крест накрест и формирующих крестовину. Растяжки придают этому сооружению нужную жесткость.

Схема вертикального ветрогенератора (нажмите на картинку для увеличения)

Каркасом для лопастей ротора, покрытых плотной тканью, служат поворотливые части (2 на рис. ниже) крестовины ротора и ребра жесткости (1). Ограничители вращения (3) лопастей монтируются к крестовине ротора намертво. Блок подшипников (4) устанавливается на опорную мачту (5) с помощью кронштейна (6) из металлической полосы. Опорная мачта гарантирует оси ротора (7) вспомогательную жесткость.

Схема ветряка

Положение подшипников (8 и 9 на рисунке ниже) на оси ротора фиксируется муфтами (10, 11, 12). Тогда как муфта (11) служит еще и для соединения комбинированных частей оси ротора.

Использование в блоке (4) двух подшипников вызвано необходимой жесткостью крепления оси в блоке, с малым трением во время работы. Растяжки, прицепленные к блоку, удерживают вертикальное положение оси ротора и обеспечивают жесткость роторному ветряку. Жестяной выступ (13) защищает подшипник блока от попадания влаги.

Подшипник (14) принимает вибрацию оси ротора в блоке (15) и снижает нагрузку на опорный подшипник (16). Стержень 17 играет роль основного крепления установки и заодно заземление ротора. В качестве повышающего редуктора используется система из шестеренок от цепного велосипеда. От выбора диаметра шестерен этот редуктор передает вращение с коэффициентами от 1 : 5 до 1 : 12.

Схема основных узлов ВЭУ

Генератор для роторного ветряка

В качестве роторного генератора используется переделанный асинхронный двигатель переменного тока (это может быть например двигатель от стиральной машины, или другой, что есть под рукой). В блоке подшипников (18 на картинке выше) с поворотливой внутренней втулкой (19) предусмотрен отвод оси малой шестеренки (20) из зоны действия привода роторной оси. Это позволяет в безветренную погоду рычагом (21) отключать ротор от системы привода генератора с последующим подключением к ней посредством шкива (22) ДВС (двигателя внутреннего сгорания). Шкив может также быть использован для привода от оси ротора инородных механизмов, например, насоса для полива.

Схема всего комплекса ветрогенераторной установки ВЭУ, включая контроллер, инвертор, АКБ

С применением в блоке (18) электромагнитного реле, питание которого осуществляет вело-генератор с приводом от оси ротора, возможно автоматическое отключение ротора от системы привода генератора при полном отсутствием либо недостаточном ветре и подключении к ней ДВС, а также отключение ДВС и вновь подключения ротора при появлении ветра.

Видео ветряка с лопастями из канализационной трубы

Посмотрите также это видео, где человек-кудесник упростил задачу сборки своими руками неплохого вертикального ветряка, сделав лопасти из канализационной трубы.

А в этом видео уже испытание ветрогенератора с лопастями из канализационной трубы:

Вот и все. Всё не так уж сложно. Осталось только установить правильно роторный ветряк на даче и наслаждаться его работой. А если вы его уже установили, то обязательно поделитесь с другими о своем опыте и впечатлении, в комментариях ниже. А я на этом закончу, до свежих статей.

odnastroyka.ru

Вертикальный ветрогенератор своими руками

Ветрогенератор получился вполне надежный, с низкой стоимостью обслуживания, недорогой и простой в изготовлении. Представленный ниже список деталей соблюдать не обязательно, вы можете внести какие-то свои коррективы, что-то улучшить, что-то использовать свое, т.к. не везде можно найти именно то, что в списке. Мы постарались использовать недорогие и качественные детали.

Используемые материалы и оборудование:

Наименование Кол-во Примечание
Список используемых деталей и материалов для ротора:
Предварительно вырезанный лист металла 1 Вырезан из стали толщиной 1/4" при помощи гидроабразивной, лазерной и др. резке
Ступица от авто (Хаб) 1 Должна содержать 4 отверстия, диаметр около 4 дюймов
2" x 1" x 1/2" неодимовый магнит 26 Очень хрупкие, лучше заказать дополнительно
1/2"-13tpi x 3' шпилька 1 TPI - кол-во витков резьбы на дюйм
1/2" гайка 16
1/2" шайба 16
1/2" гровер 16
1/2".-13tpi колпачковая гайка 16
1" шайба 4 Для того, чтобы выдержать зазор между роторами
Список используемых деталей и материалов для турбины:
3" x 60" Оцинкованная труба 6
ABS пластик 3/8" (1.2x1.2м) 1
Магниты для балансировки Если нужны Если лопасти не сбалансированы, то магниты прикрепляются для балансировки
1/4" винт 48
1/4" шайба 48
1/4" гровер 48
1/4" гайка 48
2" x 5/8" уголки 24
1" уголки 12 (опционально) В случае, если лопасти не держат форму, то можно добавить доп. уголки
винты, гайки, шайбы и гроверы для 1" уголка 12 (опционально)
Список используемых деталей и материалов для статора:
Эпоксидка с затвердителем 2 л
1/4" винт нерж. 3
1/4" шайба нерж. 3
1/4" гайка нерж. 3
1/4" кольцевой наконечник 3 Для эл. соединения
1/2"-13tpi x 3' шпилька нерж. 1 Нерж. сталь не является ферромагнетиком, поэтому не будет "тормозить" ротор
1/2" гайка 6
Стеклоткань Если нужна
0.51мм эмал. провод 24AWG
Список используемых деталей и материалов для монтажа:
1/4" x 3/4" болт 6
1-1/4" фланец трубы 1
1-1/4" оцинк. труба L-18" 1
Инструменты и оборудование:
1/2"-13tpi x 36' шпилька 2 Используется для поддомкрачивания
1/2" болт 8
Анемометр Если нужен
1" лист алюминия 1 Для изготовления проставок, если понадобятся
Зеленая краска 1 Для покраски держателей пластика. Цвет не принципиален
Голубая краска бал. 1 Для покраски ротора и др. частей. Цвет не принципиален
Мультиметр 1
Паяльник и припой 1
Дрель 1
Ножовка 1
Керн 1
Маска 1
Защитные очки 1
Перчатки 1

Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения не настолько эффективны, как их горизонтальные собратья, однако вертикальные ветрогенераторы менее требовательны к месту их установки.

Изготовление турбины

1. Соединяющий элемент - предназначен для соединения ротора к лопастям ветрогенератора.2. Схема расположения лопастей - два встречных равносторонних треугольника. По данному чертежу потом легче будет расположить уголки крепления лопастей.

Если не уверены в чем то, шаблоны из картона помогут избежать ошибок и дальнейших переделываний.

Последовательность действий изготовления турбины:
  1. Изготовление нижней и верхней опор (оснований) лопастей. Разметьте и при помощи лобзика вырежьте из ABS пластика окружность. Затем обведите ее и вырежьте вторую опору. Должны получиться две абсолютно одинаковые окружности.
  2. В центре одной опоры вырежьте отверстие диаметром 30 см. Это будет верхняя опора лопастей.
  3. Возьмите хаб (ступица от авто) и разметьте и просверлите четыре отверстия на нижней опоре для крепления хаба.
  4. Сделайте шаблон расположения лопастей (рис. выше) и разметьте на нижней опоре места крепления уголков, которые будут соединять опору и лопасти.
  5. Сложите лопасти в стопку, прочно свяжите их и обрежьте до требуемой длины. В данной конструкции лопасти длиной 116 см. Чем длинее лопасти, тем больше энергии ветра они получают, но обратной стороной является нестабильность в сильный ветер.
  6. Разметьте лопасти для крепления уголков. Накерните, а затем просверлите отверстия в них.
  7. Используя шаблон расположения лопастей, который представлен на рисунке выше, прикрепите лопасти к опоре при помощи уголков.

Изготовление ротора

Последовательность действий по изготовлению ротора:
  1. Положите два основания ротора друг на друга, совместите отверстия и напильником или маркером сделайте небольшую метку по бокам. В дальнейшем, это поможет правильно сориентировать их относительно друг-друга.
  2. Сделайте два бумажных шаблона расположения магнитов и приклейте их на основания.
  3. Промаркируйте полярность всех магнитов при помощи маркера. В качестве "тестера полярности" можно использовать небольшой магнит, обмотанный тряпкой или изолентой. Проводя его над большим магнитом, будет хорошо видно, отталкивается он или притягивается.
  4. Приготовьте эпоксидную смолу (добавив в нее отвердитель). И равномерно нанесите ее снизу магнита.
  5. Очень аккуратно поднесите магнит к краю основания ротора и переместите его к своей позиции. Если магнит устанавливать сверху ротора, то большая мощность магнита может его резко примагнитить и он может поломаться. И никогда не суйте свои пальцы и другие части тела между двумя магнитами или магнитом и железом. Неодимовые магниты очень мощные!
  6. Продолжайте приклеивать магниты к ротору (не забудьте смазывать эпоксидкой), чередую их полюса. Если магниты сьезжают под действием магнитной силы, то воспользуйтесь куском дерева, располагая его между ними для страховки.
  7. После того, как один ротор закончили, переходите к второму. Используя ранее поставленную метку, расположите магниты точно напротив первого ротора, но в другой полярности.
  8. Положите роторы подальше друг от друга (чтобы они не примагнитились, иначе потом не отдерете).

Изготовление статора

Изготовление статора очень трудоемкий процесс. Можно конечно купить готовый статор (попробуй еще найти их у нас) или генератор, но не факт, что они подойдут для конкретного ветряка со своими индивидуальными характеристиками

Статор ветрогенератора - электрический компонент, состоящий из 9-ти катушек. Катушка статора изображена на фото выше. Катушки разделены на 3 группы, по 3 катушки в каждой группе. Каждая катушка намотана проводом 24AWG (0.51мм) и содержит в себе 320 витков. Большее количество витков, но более тонким проводом даст более высокое напряжение, но меньший ток. Поэтому, параметры катушек могут быть изменены, в зависимости от того, какое напряжение вам требуется на выходе ветрогенератора. Нижеследующая таблица поможет вам определиться:320 витков, 0.51 мм (24AWG) = 100В @ 120 об/мин.160 витков, 0.0508 мм (16AWG) = 48В @ 140 об/мин.60 витков, 0.0571 мм (15AWG) = 24В @ 120 об/мин.

Вручную наматывать катушки - это скучное и трудное занятие. Поэтому, чтобы облегчить процесс намотки я бы вам посоветовал сделать простое приспособление - намоточный станок. Тем более, что конструкция его достаточно проста и сделать его можно из подручных материалов.

Витки всех катушек должны быть намотаны одинаково, в одном и том же направлении и обращайте внимание или отмечайте, где начало, а где конец катушки. Для предотвращения разматывания катушек, они обмотаны изолентой и промазаны эпоксидкой.

Приспособление для намотки катушек

Приспособа сделана из двух кусков фанеры, изогнутой шпильки, куска ПВХ-трубы и гвоздей. Перед тем, как изогнуть шпильку, нагрейте ее горелкой.

Небольшой кусок трубы между дощечками обеспечивает заданную толщину, а четыря гвоздя обеспечивают необходимые размеры катушек.

Вы можете придумать свою конструкцию намоточного станка, а может у вас уже имеется готовый.После того, как все катушки намотаны их необходимо проверить на идентичность друг к другу. Это можно сделать при помощи весов, а также нужно померить сопротивления катушек мультиметром.

Схема соединения катушек статора

Не подключайте домашних потребителей напрямую от ветрогенератора! Также соблюдайте меры безопасности при обращении с электричеством!

Процесс соединения катушек:
  1. Зачистите шкуркой концы выводов каждой катушки.
  2. Соедините катушки, как показано на рисунке выше. Должно получиться 3 группы, по 3 катушки в каждой группе. При такой схеме соединений получится трехфазный переменный ток. Концы катушек припаяйте, либо воспользуйтесь зажимами.
  3. Выберите одну из следующих конфигураций:А. Конфигурация "звезда". Для того, чтобы получить большое напряжение на выходе, соедините выводы X,Y и Z между собой.B. Конфигурация "треугольник". Для того, чтобы получить большой ток, соедините X с B, Y с C, Z с A.C. Для того, чтобы в будущем сделать возможность изменять конфигурацию, нарастите все шесть проводников и выведите их наружу.
  4. На большом листе бумаге нарисуйте схему расположения и подключения катушек. Все катушки должны быть равномерно распределены и соответствовать расположению магнитов ротора.
  5. Прикрепите катушки при помощи скотча к бумаге. Приготовьте эпоксидную смолу с отвердителем для заливки статора.
  6. Для нанесения эпоксидки на стеклоткань используйте малярную кисть. Если необходимо, то добавьте небольшие кусочки стеклоткани. Центр катушек не заполняйте, чтобы обеспечить их достаточное охлаждение при работе. Постарайтесь избегать образования пузырьков. Целью данной операции является закрепление катушек на своих местах и придание плоской формы статору, который будет располагаться между двумя роторами. Статор не будет нагруженным узлом и не будет вращаться.

Для того, чтобы стало более понятно, рассмотрим весь процесс в картинках:

Готовые катушки помещаются на вощеную бумагу с начерченной схемой расположения. Три небольших круга по углам на фото выше - места отверстий для крепления кронштейна статора. Кольцо в центре предотвращает попадание эпоксидки в центральную окружность.

Катушки закреплены на своих местах. Стеклоткань, небольшими кусочками помещается вокруг катушек. Выводы катушек можно вывести внутрь или наружу статора. Не забудьте оставить достаточный запас длины выводов. Обязательно еще раз проверьте все соединения и прозвоните мультиметром.

Статор практически готов. Отверстия для крепления кронштейна, сверлятся в статоре. При сверлении отверстий смотрите не попадите в выводы катушек. После завершения операции, обрежьте лишнюю стеклоткань и если необходимо, шкуркой зачистите поверхность статора.

Кронштейн статора

Труба для крепления оси хаба была обрезана под нужный размер. В ней были просверлены отверстия и нарезана резьба. В дальнейшем в них будут вкручены болты, которые будут удерживать ось.

На рисунке выше показан кронштейн, к которому будет крепиться статор, находящийся между двумя роторами.

На фото выше показана шпилька с гайками и втулкой. Четыре таких шпильки обеспечивают необходимый зазор между роторами . Вместо втулки можно использовать гайки большего размера, либо самому вырезать шайбы из алюминия.

Генератор. Окончательная сборка

Небольшое уточнение: малый воздушный зазор между связкой ротор-статор-ротор (который задается шпилькой с втулкой), обеспечивает более высокую отдаваемую мощность, но возрастает риск повреждения статора или ротора при перекосе оси, который может возникнуть при сильном ветре.

На левом рисунке ниже, показан ротор с 4-мя шпильками для обеспечения зазора и двумя алюминиевыми пластинами (которые в дальнейшем будут убраны).На правом рисунке показан собранный и покрашенный в зеленый цвет статор, установленный на место.

Процесс сборки:1. В плите верхнего ротора просверлите 4 отверстия и нарежьте в них резьбу для шпильки. Это необходимо для плавного опускания ротора на свое место. Уприте 4 шпильки в алюминиевые пластины приклеенные ранее и установите на шпильки верхний ротор.Роторы будут притягиваться друг к другу с очень большой силой, поэтому и нужно такое приспособление. Сразу выровняйте роторы относительно друг-друга по поставленным ранее метках на торцах.2-4. Поочередно вращая ключом шпильки, равномерно опускайте ротор.5. После того, как ротор уперся в втулку (обеспечивающая зазор), выкрутите шпильки и уберите алюминиевые пластины.6. Установите хаб (ступицу) и прикрутите его.

Генератор готов!После установки шпилек (1) и фланца (2) ваш генератор должен выглядеть приблизительно так (см. рис. выше)Болты из нержавейки служат для обеспечения электрического контакта. На провода удобно использовать кольцевые наконечники.

Колпачковые гайки и шайбы служат для крепления соедин. платы и опоры лопастей к генератору. Итак, ветрогенератор полностью собран и готов к тестам.

Для начала, лучше всего рукой раскручивать ветряк и измерять параметры. Если все три выходные клеммы закоротить между собой, то ветряк должен вращаться очень туго. Это может быть использовано для остановки ветрогенератора для сервисного обслуживания или в целях безопасности.

Ветрогенератор можно использовать не только для обеспечения дома электричеством. К примеру данный экземпляр, сделан так, чтобы статор вырабатывал большое напряжение, которое затем используется для нагрева.Рассматриваемый выше генератор выдает 3-х фазное напряжение с различной частотой (зависит от силы ветра), а к примеру в России используется однофазная сеть 220-230В, с фиксированной частотой сети 50 Гц. Это отнюдь не означает, что данный генератор не подойдет для питания бытовых приборов. Переменный ток с данного генератора может быть преобразован в постоянный ток, с фиксированным напряжением. А постоянный ток уже может использоваться для питания светильников, нагрева воды, заряда аккумуляторов, а может быть поставлен преобразователь для преобразования постоянного тока в переменный. Но это уже выходит за рамки данной статьи.

На рисунке выше простая схема мостового выпрямителя, состоящего из 6-ти диодов. Он преобразовывает переменный ток в постоянный.

Место установки ветрогенератора

Ветрогенератор, описываемый здесь, установлен на 4-х метровой опоре на краю горы. Трубный фланец, который установлен снизу генератора обеспечивает легкую и быструю установку ветрогенератора - достаточно прикрутить 4 болта. Хотя для надежности, лучше приварить.

Обычно, горизонтальные ветрогенераторы "любят" когда ветер дует с одного направления, в отличии от вертикальных ветряков, где за счет флюгера, они могут поворачиваться и им не важно направление ветра. Т.к. данный ветряк установлен на берегу скалы, то ветер там создает турбулентные потоки с разных направлений, что не очень эффективно для данной конструкции.

Другим фактором, который необходимо учитывать при подборе места размещения, является сила ветра. Архив данных по силе ветра для вашей местности можно найти в интернете, правда это будет очень приблизительно, т.к. все зависит от конкретного места.Также, в выборе месторасположения установки ветрогенератора поможет анемометр (прибор для измерения силы ветра).источник

shkola-v-blog.ru

Вертикальный ветрогенератор Савониуса своими руками

Подробности Опубликовано 05.09.2015 23:45

 

Ветротурбина Савониуса

 

Идея строительства ветровой турбины с вертикальной осью принадлежит финскому инженеру Савониусу. В 1922 году он предложил установить два полуцилиндра на вертикальном валу. Такую машину было просто построить и она может принимать ветер с любого направления. Тем не менее, такая ветротурбина несколько менее эффективна, чем с горизонтальной осью. Причина в аэродинамике. Лопасти горизонтальной турбины создают подъемную силу для вращения ротора, в то время как ротор турбины с вертикальной осью вращается за счет перемещения лопастей, которые встречают сопротивление ветра.

 

Генератор переменного тока на основе постоянных магнитов

 

Данная модель турбины генерирует электричество с помощью простого генератора, который производит переменный ток, за счет прохождения постоянных магнитов над катушками тонкой проволоки. Каждый раз, когда магнит проходит через катушки, в них наводится напряжение. С 4 катушек, соединенных между собой последовательно, получается напряжение в 4 раза выше. Достоинство такой конструкции генератора в том, что его можно легко сделать своими руками.

 

Это самый простой и, возможно, самый эффективный способ выработки электроэнергии. Данный принцип используется почти во всех ветровых турбинах, даже крупномасштабных коммерческих. Электричество от ветровой турбины изменяется в зависимости от скорости ветра, поэтому для практического его использования, вы должны быть в состоянии хранить его в батареях. Обычно электроэнергия от ветровых турбин преобразуется из переменного тока в постоянный ток, который может быть использован для зарядки аккумулятора. Вы можете найти в интернете схему простого электронного устройства, называемого мостовым выпрямителем и состоящего из 4 диодов.

Вы можете сделать ветротурбину Савониса  с вертикальной осью своими руками. Для этого вам понадобятся материалы и инструмент, которые можно купить в обычном строительном магазине.

 

 

Часть 1: Рама и основание

На данном этапе вам понадобятся следующий инструмент:

1. Пистолет с клеем

2.Точилка

3. Отвертка

4. Линейка, циркуль 

Вам понадобятся такие материалы:

• Доска (14см х 25см)• Стойки (30 см, 2 шт)• Перекладина (20 см, 1 шт)• Винт• Скобы• Круглая рейка

1. Используйте линейку, карандаш и циркуль, чтобы начертить основание, как показано на рисунке

2. Вкрутите шуруп в центр, как показано на рисунке

3. С помощью клея установите стойки на основание

4. Добавьте скобы для обеспечения устойчивости

 

5. С помощью линейки отметьте центр перекладины

 6. Выгните круглый шуруп таким образом, чтобы рейка свободно в нем вращалась

7. Вкрутите шуруп в центр перекладины

8. Заточите нижний край рейки с помощью точилки для карандашей

9.  Поставьте метку на перекладинах на уровне 28 см

10. Установите рейку

11. Клеим горизонтальную перекладину

12. В результате должна получиться конструкция, как на рисунке

Часть 2:  Катушки

Продолжаем изготавливать вертикальную ветротрбину своими руками. Во второй части мы сделаем катушки, которые и будут вырабатывать напряжение.

Вам понадобится следующий инструмент:

  • Ножницы
  • Наждачная бумага
  • Плоскогубцы
  • Вольтметр

Необходимы такие материалы:

  • Гофрированный картон
  • Изолента
  • Лакированная медная проволока (28 калибр, 100 метров) 

 1. Сделайте небольшой сверток из картона (ширина - 3 см, длина - 20 см)

2.  Приготовьте 8 кусочков изоленты по 4 см

3. Намотайте 4 катушки по 200 витков в каждой. Перед первой и после последней катушкой должно остаться примерно 40 см проволоки. На каждую катушку должно уйти примерно 20 м проволоки

 

4. Снимите первую катушку и скрепите её изоляционной лентой

5. Проделайте тоже самое с остальными катушками

6. Аккуратно зачистите края проволоки от эмали

7. С помощью мультиметра проверьте цепь катушек 

 В итоге мы выполнили своими руками раму для нашего вертикального ветрогенератора и намотали 4 катушки. Как сделать своими руками статор, ротор и турбину, читайте в следующей статье.

 

  • < Назад
  • Вперёд >

myelectro.com.ua

Фото и видео отчет о самодельном ветряке большой мощности

Интересная конструкция вертикального ветряка, который отличается необычной работой ротора, и необычным трехстаторным генератором. Информация о этом ветряке найдена на форуме http://windpower-russia.ru/showthread.php?t=336. Генератор сделан из асинхронного двигателя мощностью 7,5кВт. Для удобства корпус двигателя был распилен вдоль, чтобы можно было вставлять статоры. Ниже фото шиндика этого мотора.

Асинхронный двигатель 7,5kw

Данные донора, из которого сделан генератор Сначала генератор был намотан проводом 1,8мм, но потом один статор был перемотан проводом 1,6мм, и третий статор двойным проводом 0,9мм. Но после этих изменений мощность и характеристики в принципе не изменились. Ниже табличка мощности генератора при прокрутке на разное сопротивление.

Данные генератора

Мощность генератора на нагрузку и напряжение на холостых оборотах Три статора вместо одного сделаны для того чтобы уменьшить залипание ротора. Неодимовые магниты сильно притягиваются к зубам статора и вот чтобы снизить, а точнее равномерно распределить залипание сделаны три статора со сдвигом. Каждый из статоров имеет момент страгивания 3.5Нм, а вместе без сдвига просто огромные 10.5Нм. Статоры сдвинуты по оси на 2мм, сдвинуты на расстояние 1/9 от зуб+паз. Магниты использовал размером 50*18*4 мм, 48 штук N40, по 16 штук на 1 статор. статоры по 24 зуба, мотал провод на каждый зуб.

Генератор для ветряка

Тройной ротор и три статора, корпус генератора

Ротор

Ротор генератора на неодимовых магнитах

Перемотанный генератор

Генератор, намотанные медным проводом статоры Так-же поставил на генератор редуктор от мотоцикла Урал, через отключаемую муфту, передаточное соотношение 1:4. К редуктору присоединил бензиновый мотор Субару, мощность ДВС 7кВт. Такая связка предусмотрена для того чтобы при отсутствии или нехватке ветра использовать эту систему для зарядки аккумуляторов.

Самодельный бензогенератор

самодельный бензо-генератор для зарядки аккумуляторов

Начало сборки ветроколеса

изготовление основы ветроколеса, рама ротора ветряка

Привод ротора

Цепной привод ветроколеса, далее пойдет на генератор Лопасти ветрогенератора, сделаны они корпус из трубы 27мм, каркасные усилители из листовой стали 1,5мм, общиты поликарбонатом 4мм. Снаружи торцы отделал 0,55мм оцинковкой. Ниже на фото одна из лопастей, всего их две, далее на видео вы увидите как они работают.

Лопасть вертикального ветряка

Самодельная лопасть вертикального ветрогенератора

Вертикальный ветряк

Каркас ветряка пока сделал из бруса 50*150мм Ветрогенератор в работе, пока правда без генератора

В основном все готово, надо соединительный кардан под размер удлинить, и ремни другие купить на редуктор, так-как купил 1210 мм длинной, а надо 1110 мм, были куплены сначала не те. При 3м/с стартовый момент во всех точках поворота примерно 39Нм. Руками даже за 12-ти сантиметровый фланец не реально остановить при трогании ,перчатки в клочья разлетаются, а уж когда вращается вообще и не стоит тормозить, площадь у нее получилась 6,3 м2, Ветряк уже испытал на себе сильный ветер. Если получится планируемая мощность, то весь каркас будет из труб, а это пока экспериментальный каркас , в случае чего в стройку уйдет. Через некоторое время все было готово к первым испытаниям, но ветра почемуто не-было целых три дня. Ветряк страгивался при 3м/с, но больше 15ватт пока приборы не фиксировали. И наконец подул небольшой ветерок и далее на видео первые вольты и амперы.

Далее была приобретена метеостанция с анемометром, чтобы максимально точно подсчитать КИЭВ всей ветроустановки. Ниже видео работы ветряка и показания приборов. Ветер до 5м/с, ток на аккумулятор 24вольта до 5Ампрер.

Изначально в проекте этого ветряка задумывались еще направляющие экраны, которые должны были собирать ветер и направлять на ротор, тем самым по расчетам мощность должна была увеличится в 1,7 раза, но пока без них, и возможно их не будет вообще. Данных по ветряку пока больше нет, новые данные могут появится на форуме, ссылка в начале статьи.

e-veterok.ru