Ветрогенератор от автомобилен генератор със собствени ръце: технология за сглобяване на вятърна турбина и анал из на грешките

Вятърните турбини са перспективна алтернатива за традиционната енергетика. Енергията на вятъра, преобразувана в електричество, обещава да бъде евтина, лесно добивана и нискозатратна. А ако вземем предвид сметките, които идват в момента за електричество, то с цел икономия си струва да опитате да съберете собствен ветрогенератор, съгласни ли сте?

Има реални примери за създаване на инсталации, които произвеждат прилично количество енергия. Въпреки това възможностите на вятърните турбини засега значително изпреварват конкурентите, способни да се противопоставят на традиционния начин за добив на електричество.

Представихме ръководство, следвайки което вие ще можете да сглобите ветрогенератор от автомобилен генертаор със собствените си ръце. В предложената за запознаване статия са подробно разгледани често срещаните грешки, които се допускат при конструирането на вятърни турбини. За по-голяма яснота статията е придружена от тематични снимки и видеоматериали.

За самоделни вятърни турбини за дома

Особен интерес към вятърната енергия се проявява на нивото на битовата сфера. Това е разбираемо, ако хвърлим бегъл поглед на поредната сметка за потребена енергия. Затова различни майстори се активизират, използвайки всички възможности за получаване на евтино електричество.

Една от тези възможности, съвсем реална, е тясно свързана с вятърна турбина от автомобилен генератор. Вече готовото устройство – автомобилен генератор – достатъчно е само да се оборудва с правилно направени лопатки, за да имате възможност да сваляте от клемите на генератора някаква стойност на електрическа енергия.

Вярно е, че ефективно ще работи само при наличие на ветровито време.

Пример от практиката на битово приложение на вятърни генератори. Сполучливо разработена и напълно ефективна практическа конструкция на вятърна турбина. Инсталиран е трилопатков винт, което е рядкост за битови устройства.

Използването на практически всеки автомобилен генератор е приемливо за конструиране на вятърна турбина. Но за работа обикновено се опитват да изберат мощен модел, способен да дава високи токове. Тук на пик на популярността са конструкциите на генератори от товарни автомобили, големи пътнически автобуси, трактори и т.н.

Освен генератора, за изработването на вятърната турбина ще са необходими още няколко допълнителни части:

• винт дву- или трилопатков;
• автомобилен акумулатор;
• електрически кабел;
• мачта, опорни елементи, крепяж.

Конструкцията на витлото с две или три лопатки се счита за най-оптимална за класически вятърен генератор. Но домашният проект често е далеч от инженерната класика. Затова най-често за домашната конструкция се опитват да подберат готови витла.

Перка от вентилатор на лек автомобил, която ще бъде използвана като витло на домашна вятърна инсталация. Лекотата и голямата полезна площ за въздушна сила позволяват използването на такива варианти.

Такава например може да бъде перка от външното тяло на сплит система за климатизация или от вентилатора на същия автомобил. Но когато има желание да се следват традициите на конструиране на вятърни генератори, ще трябва да се изработи витлото на вятърника от началото до края със собствени ръце.

Преди да вземете решение за сглобяване и инсталиране на вятърен генератор, трябва да оцените климатичните данни на участъка и да изчислите възвръщаемостта. Съществена помощ в това ще окаже информацията от една много интересна статия, която препоръчваме за запознаване.

Технология на сглобяване на ветрогенератора

За оптимална основа за генератора на домашен вятърник се смята моделът АТ-700, взет от трактор от серия ДТ. Вярно, този тракторен генератор в оригиналния си вид е проектиран за честота на въртене на ротора до 6000 об/мин. За конструкцията на домашен вятърник този параметър е явно прекален.

Има два изхода от положението:

1. Да се приложи някакъв редуктор-мултипликатор, който дава необходимото предавателно отношение.
2. Да се пренавие съществуващата намотка на статора на АТ-700 за малки обороти.

По принцип и двата варианта на модернизация на устройството са постижими. Но, съдейки по отзивите на установени конструктори, вариантът с пренавиване на намотката на статора е по-приемлив. Още повече че като се вземе предвид теглото на самия генератор АТ-700, което достига 6 кг.

Тракторен генератор АТ-700. Многобройни проекти в битовата сфера са разработвани на базата именно на това устройство, което притежава висока отдаваема мощност по ток. Но се изисква малка модернизация.

Ако устройството се допълни с редуктор, теглото на общия модул ще се увеличи двойно. А това е важен параметър за конструкцията на вятърника. Теглото винаги се стреми да се намали.

При използване на генератор К 701 в конструкцията на вятърник ще е необходима известна модернизация:

Стъпка #1. Винт на вятърната електроцентрала

Материалът за изработка на лопатките на винта е поливна алуминиева тръба (d = 200 мм) с дължина 0,7 – 1,0 м. Първоначално тя се разрязва надлъжно на четири части, а след това от две или три от получените части се изрязват лопатки с необходимата форма.

Тъй като алуминият е материал, който се поддава добре на обработка, изрязването на необходимата форма на лопатката от парче тръба не е проблем. Основното е правилно да се изчисли и нарисува шаблонът.

Изработените лопатки на бъдещия винт трябва по някакъв начин да се закрепят и насадят на вала на генератора. Тази работа е по-сложна, изисква точен баланс, особено при изпълнение на трилопаткова конструкция. Има много варианти за изработка на диска на винта. Един от тях е създаването на тази част от алуминиеви плочи.

Ще е необходимо да се изчисли диаметърът на диска на винта, като се вземе предвид метровата дължина на лопатките. За размах на крилото от 2 метра, изчисленият диаметър на диска може да бъде 150-200 мм. Въз основа на изчисления диаметър от листов алуминий се изрязва необходимото количество кръгли плочи (6-7 бр.).

Пример за изработка на винт на вятърен генератор от двестамилиметрова алуминиева тръба, използвана в селскостопанските полета за напояване на реколтата. Получава се лека и ефективна конструкция

Изрязаните кръгли плочи се поставят една върху друга, подравняват се по ръбовете и се закрепват. За закрепване е най-добре да се използва качествено епоксидно лепило. Но не са изключени и други методи на закрепване.

На готовия залепен диск е необходимо в централната точка да се разчертае и пробие отвор за закрепване към вала на генератора. Отворът да се дообработи с шпоночен канал под размера на шпонката, монтирана на вала на ротора на генератора.

Приготвеният по този начин пропелерен диск се разчертава за закрепване на лопатките. По набелязаните линии се пробиват отвори за болтовете за закрепване на скобите. Тези части също се правят алуминиеви с подбор по дебелина, достатъчна за компенсиране на предаваните усилия.

Остава да се приложат предварително изработените лопатки към диска в набелязаните точки на свързване, да се балансират върху равна повърхност и да се закрепят с болтове.

Стъпка #2. Изработване на мачта от тръба

Тракторен генератор АТ-700, оборудван със самоизработено витло, вече представлява истински вятърен генератор. За да се получи максимален ефект от конструкцията, е препоръчително да се издигне на 5-7 метра и освен това да се осигури въртене на 360°.

Затова флюгерът-вятърна мелница се поставя върху мачта, която най-лесно се изработва от метална тръба.

Монтирана мачта от метална тръба с диаметър 50 mm с вятърен генератор отгоре. За осигуряване на устойчивост на мачтата се използват обтегачи от метален кабел.

Мачта с височина 5-7 метра, оборудвана отгоре с ветрогенератор, ще изпитва значителни натоварвания. Съответно диаметърът на металната тръба трябва да е достатъчно голям – не по-малък от 50 mm по външен размер.

Закрепването на мачтата се извършва чрез четири обтегача от кабели, закрепени отгоре близо до вятърния генератор и обтетнати в противотежест един на друг.

Под горния срез на тръбата-мачта, във вътрешната област, се пресоват два подходящи лагера или се закрепват по друг начин. Това ще бъде опорен въртящ се блок, в който ще влезе флюгерът с генератора и витлото. Остава да се направи самият флюгер и да се монтира цялото необходимо оборудване върху него.

Стъпка #3. Как да направите алуминиев ветропоказател

Флюгерната конструкция, на единия край на която има място за автомобилен генератор с витло, а на другия – място за „опашка“, се препоръчва да се направи от лек и здрав материал.

Например, алуминиева тръба с правоъгълен профил би подхождала идеално за основа. Като крепеж за генератора към профилната тръба е по-удобно да се използват скоби от мека метална лента (за предпочитане от неръждаема стомана).

Пример за възможно закрепване на корпуса на генератора върху профилната тръба на флюгера. Тук се използва метална рамка с предни и задни конзоли за болтово съединение.

Опашката на флюгера може да се направи от същия алуминиев лист и да се закрепи към профилната тръба с ъгълчета. В точката на центъра на тежестта, върху профилната тръба, е необходимо да се укрепи метален прът от неръждаема стомана.

Тази част – под формата на дълъг болт (250-300 mm), с диаметър около 30 mm (изчислява се), преминава напречно през тялото на профилната алуминиева тръба и се закрепва отдолу с гайка. Върху гайката се поставя контрагайка.

Диаметърът на резбата на болта трябва да е малко по-малък от вътрешния диаметър на пръстените на лагерите, пресовани в тръбата-мачта. В центъра на болта, по неговата ос, се пробива отвор 7-10 mm. През този отвор ще се прокарва електрическият кабел от генератора и по тръбата ще слиза надолу до мястото на свързване.

Стъпка #4. Инсталиране и свързване на ветрогенератора

След всички описани приготовления (задължително при безветрено време) се пристъпва към инсталирането:

1. Върху основата на флюгера се закрепва тракторният генератор със скоби.
2. Вдигат мачтата от земята на 1,5 – 2 метра и поставят флюгера с опорния болт върху лагерите.
3. Едновременно прокарват кабела от генератора през тялото на болта и по-нататък вътре в тръбата до долната точка на изхода.
4. Също така малко под основанието на ветропоказателя твърдо монтират ограничител, който позволява на ветропоказателя да се върти на 360° в едната или другата посока, но не повече от това.
5. Вдигат мачтата окончателно и укрепват с въжени разтяжки.
6. Свързват краищата на кабела към приемното устройство (обикновено чрез контролер към акумулаторната батерия).

На това конструирането на ветрогенератора може да се счита за завършено. Въпреки това има още много отделни детайли от процеса, с които ще трябва да се сблъскате в периода на приложение на устройството.

Структурна схема на пълноценна вятърна инсталация: 1 – вятърна турбина, 2 – конвертор за зареждане на АКБ; 3 – автомобилен акумулатор; 4 – инвертор 24/220; 5,6 – изходи на напрежения 220V и 24V

Тези детайли са вече свързани с автоматиката, която регулира натрупването и разпределението на енергия. Такива устройства като контролер за зареждане, инвертор на тока и други, са задължителни компоненти на ветрогенераторите.

Фото-пример за сглобяване на вятърна турбина по стъпки

Да разгледаме пример за изграждане на вятърна турбина на 24 V, сглобена на базата на автомобилен генератор. Самоделката започва да работи стабилно при сила на вятъра 5 m/s. В средно ветровито време с пориви от 15 m/s инсталацията доставя от 8 до 11 A, в дни със силни ветрове КПД се увеличава. Мощност не повече от 300 W.

Всъщност цялата работа е изпълнена, остава да се свържат отделните компоненти на полезната за бита инсталация:

Инсталацията, изградена със собствени ръце, развива 24 V, може да се използва за зареждане на батерии на мобилна техника и за подаване на енергия към осветителни линии с енергоспестяващи лампи.

Анализ на грешките при конструирането

Сглобяването на вятърен генератор в домашни условия със собствени ръце със сигурност не е безгрешно дело. Дори в конструкциите на промишлени вятърни генератори инженерите допускат грешки. Но от грешките се учи, както доказват напълно успешните домашни конструкции.

И така, сред грешките при устройството на битови вятърни генератори често фигурира такъв детайл като липсата на модул за спиране в конструкцията на генератора. Стандартното изпълнение на такива уреди (автомобилни или тракторни) не предвижда такъв детайл. Следователно генераторът трябва да се доработи.

Но не всеки «конструктор» иска да се занимава с тази деликатна работа. Мнозина игнорират този детайл, надявайки се на «може би». Резултатът – при силен вятър винтът се развърта до невероятно високи скорости. Лагерите на генератора не издържат, разрушават гнездата на алуминиевите капаци. Настъпва заклинване на ротора.

Разрушен вятърен генератор поради недоработки в конструкцията. Грешките при конструирането и монтажа на подобни конструкции водят до тежки последствия

Към същата тема се отнася недоработка, свързана с липсата на ограничител на въртенето на флюгера. Не рядко този компонент просто забравят да инсталират и си спомнят едва когато потоците вятър започнат да въртят «петлето» около оста му като пумпал в предаването «Какво? Къде? Кога?». Резултатът е плачевен.

Минимумът на щетите е прекриване и скъсване на електрическия кабел, а в тежки случаи – разрушаване на цялата конструкция.

Друга забележителна грешка при сглобяването – неправилно изчисляване на точката на центъра на тежестта върху основата на флюгера. В този случай устройството може да функционира нормално известно време. Но с течение на времето се образува изкривяване в лагерния възел, свободата на въртене се ограничава, а ефективността на конструкцията по отношение на отдаване на енергия рязко спада.

За това как правилно да изчислите вятърен генератор, ще научите от предложената от нас статия.

Често с тока, получен от генератора, се опитват директно да захранват акумулаторната батерия. Много скоро започват да се чудят – защо акумулаторът не държи заряда или откриват пробив на 2-3 клетки.

Това е банална и естествена грешка, тъй като във всеки случай зарядът на АКБ трябва да протича при определени токове и напрежения. Тук е необходим контрол на този процес.

На домашните майстори, заинтересовани от темата за сглобяване на вятърен генератор, предлагаме да се запознаят с още един оригинален вариант. В предложената статия е описано изработването на генерираща инсталация от отпадъчни части на пералня.

Изводи и полезно видео по темата

Дори обикновена електрическа отвертка може да стане вятърна турбина, ако се познават основите на устройството на вятърния генератор.

Интересът към вятърните генератори не намалява. Напротив, този вариант за добиване на електрическа енергия все по-често се разглежда на ниво собственици на крайградска недвижима собственост.

Очевидно, ако се комбинират няколко вида енергия наведнъж – вятърна, слънчева, хидротурбини или атомни централи, такова комбиниране може да даде икономически ефект. При това рисковете потребителят да остане без електричество се свеждат до нула.

Искате да разкажете как сами сте сглобили вятърна турбина за осигуряване на електричество на вилата? Желаете да споделите полезни сведения, неспоменати в статията? Пишете, моля, коментари в блока по-долу, споделете впечатления, само на вас известни технически нюанси и снимки по темата на статията.