Ветрогенератор из шагового двигателя схема

Характерная для российского климата турбулентность ветра в приземных слоях приводит к постоянным изменениям его направления и интенсивности. Ветрогенераторы больших размеров, мощность которых превышает 1 Квт будут инерционными. В результате они не успеют полностью раскрутиться при смене направления ветра. Этому также мешает момент инерции в плоскости вращения. Когда боковой ветер действует на работающий ветряк, он испытывает огромные нагрузки, которые могут привести к его быстрому выходу из строя.

Целесообразно применять ветрогенератор малой мощности, изготовленный своими руками, имеющий незначительную инерционность. С их помощью можно заряжать маломощные аккумуляторы мобильных телефонов или использовать для освещения дачи светодиодами.

В дальнейшем лучше ориентироваться на потребителей, нетребующих преобразования вырабатываемой энергии, например, для подогрева воды. Нескольких десятков ватт энергии вполне может хватить для поддерживания температуры горячей воды или для дополнительного подогрева системы отопления, чтобы она не перемерзала зимой.

Что понадобится для сборки ветрогенератора?

Для того чтобы собрать ветрогенератор из шагового двигателя, понадобятся следующие детали:

• собственно мотор;
• листовой металл;
• алюминиевая трубка;
• фланец (1/4″);
• квадратная труба;
• диск от пилы;
• штифт;
• хомуты (можно использовать от автомобиля);
• трубы ПВХ разных размеров (например, 8×4, 30×8);
• шайбы, болты и прочее для крепления деталей;
• диоды.

Из инструментов пригодятся ножовка, разводной и газовый ключ, наждачка, рулетка, дрель, транспортир и рулетка.

Какой и из чего делать флюгер

Флюгер можно сделать как из любых подручных материалов, таких как:

• пластиковые бутылки,
• CD-диски,

так и вырезать красивую фигурку из:

• дерева (фанеры),
• металла (в т.ч. оцинковки),
• пластика.

Всё зависит от того, для чего вы делаете флюгер. Если надёжную, красивую, прочную конструкцию, то лучше предпочесть металл, дерево, пластик. Если просто игрушку, то можно и пластиковые бутылки использовать с CD-дисками.

Простые варианты флюгера своими руками

В детстве многие делали флюгеры в виде самолётов с пропеллером, он показывал не только направление ветра, но и просто был интересен детям.

А вот немного усовершенствованный вариант самолёта.

Такой вариант из пластиковых бутылок будет создавать шум и отпугивать птиц.

Ну, а это самый банальный вариант флюгера.

Варианты сложнее

Ну, а теперь рассмотрим варианты посложнее. Если с простыми флюгерами всё более-менее понятно, как они устроены и как их делать, то на их примере попробуем сделать флюгер посложнее.

Флюгеры посложнее делают в основном из металла, реже из дерева. Для того, чтобы сделать флюгер своими руками потребуются инструменты:

• сварочный аппарат (инвертор) и → навыки им пользоваться;
• болгарка (и → навыки ей пользоваться);
• мелкий инструмент: пассатижи, отвёртки и т.п., который должен быть в каждом хозяйстве;
• дрель;
• для вырезки фигурок из дерева электролобзик;
• некоторый другой инструмент.

Рассмотрим подробнее как сделать различные виды флюгеров своими руками.

Сколько стоит ветряк

Для того чтобы купить ВЭС заводского производства в России можно сравнить цены на ветряки для выработки электроэнергии от различных производителей. Лучше всего для этого указать в запросе поисковой системы свой регион, это позволит быстрее найти поставщиков, которые работают ближе к планируемому месту установки ветряка и сэкономить на доставке и установке. Например, при необходимости организовать электроснабжение дачи в Ленинградской области, в поисковой строке можно набрать следующий запрос: «купить ветряк для частного дома цена СПб».

Приобрести можно как комплекс целиком, так и отдельные детали. Если лопасти и ротор можно изготовить самостоятельно, то генератор для ветряка можно купить по сравнительно низким ценам.

Для строительства ветряка применены следующие детали:

1. Генератор. В качестве генератора применен синхронный мотор Г-205. На оси мотора есть резьба, что упрощает установку пропеллера. Мотор высоковольтный, что очень удобно при применении его в качестве генератора. Лопасти пропеллера не смогут разогнать мотор на несколько тысяч оборотов без редуктора, но при низких скоростях вращения мотор будет генерировать 3-15 Вольт под нагрузкой. Двигатель имеет две одинаковые обмотки возбуждения.
2. Пропеллер. Куплен самый большой винт в магазине авиамоделей. Фиксирующая гайка по резьбе совпала с резьбой вала генератора.
3. Корпус. Сливной патрубок длиной 500 мм. Куплен в строительном магазине. Генератор по диаметру как раз плотно устанавливается в соединительный патрубок и прочно фиксируется уплотнительной резиновой прокладкой.
4. Хвост. Лопасть хвоста сделана своими руками из куска ячеистого поликарбоната.
5. Полезная нагрузка. Четыре сверхъярких светодиода. За основу взят готовый фонарь.
6. Ось вращения корпуса. Саморез 100 мм и несколько шайб.
7. Мачта. Подходящий шест. В оригинале 5 метров.

Генератор ветряка

Электрическая схема ветрогенератора

Генератор представляет из себя вращающийся магнит двухполюсник. Магнит наводит в обмотках напряжение изменяемой полярности. Особенности генерирования энергии:

• фазы изменения напряжения в обмотках не совпадают;
• небольшая скорость вращения генератора генерирует пульсирующий ток небольшой частоты

Эти особенности не позволит эффективно и без потерь использовать генерируемую энергию при выпрямлении и сложении напряжений. Автор применил несколько нестандартное подключение нагрузки в генератор. Это упростило конструкцию и позволил максимально использовать генерируемую энергию.

Электрическая схема ветряка

Экспериментирование со снятием энергии с генератора на первом этапе привело к подключению на каждую обмотку двух светодиодов. Светодиоды устанавливаются встречно-параллельно. Нагрузочный резистор в виду слабого тока не устанавливается. Такое изобретение оказалось самым удачным по преобразованию вырабатываемой энергии в свет. Светодиоды поочередно ярко включаются при появлении соответствующего напряжения. Все источники света на освещаемой поверхности суммируются.

Сборка действующего ветрогенератора

Шаг 1. Разбирается фонарь. Перерезаются лишние дорожки питания. Собирается схема включения. Удлиняются проводники питания к обмоткам генератора. Смотри фото.

Диоды перепаяны Подключение светодиодов

Шаг 2. Ножовкой по металлу делается вырез в торце патрубка (смотри фото). Вырезается канцелярским ножом из поликарбоната хвост ветряка.
Шаг 3. Термоклеем приклеивается хвост к корпусу. Полезно заклеить соты от попадания грязи и влаги.

Паз для хвоста ветряка Хвост ветряка Крепления хвоста

Шаг 4. Как можно ближе к патрубку сверлится отверстие для оси вращения корпуса.

Шаг 5. Двигатель вставляется в патрубок. Приклеивается фонарь.

Шаг 6. Устанавливается пропеллер.

Шаг 7. Ветрогенератор монтируется на шест. Устанавливается шест.

Сборка ветряка

Ветряк генератор

Правила эксплуатации асинхронного ветрогенератора

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

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

Инструкция по сборке ветряка из стиралки

Давайте рассмотрим, как собрать простую установку своими руками, используя в качестве основы электродвигатель от стиралки.

Этап #1 – подготовка необходимых материалов

Для создания самодельного ветряка из двигателя стиральной машины требуется приобрести несколько деталей.

Некоторые из них наверняка найдутся в старых бытовых приборах, а какие-то придется купить:

• ротор с лопастями – изготовить лопасти можно своими руками;
• редуктор, который будет регулировать скорость вращения ротора ветряка;
• кожух, предназначенный для защиты элементов ветряка от влаги и других негативных факторов среды;
• аккумулятор, функция которого заключается в накоплении энергии и питании электроприборов, когда лопасти не вращаются;
• инвертор для трансформации тока;
• хвостовая часть, с помощью которой установка поворачивается по ветру;
• мачта, на которой будет крепиться конструкция.

Все эти детали по отдельности стоят денег, а чтобы собрать их в целостную конструкцию, придется потратить немало времени.

Типовые примеры самодельных ветрогенераторов

Устройство ветрогенератора одинаковое, вне зависимости от выбранной схемы.

• Пропеллер, который может быть установлен как непосредственно на вал генератора, так и с помощью ременной (цепной, шестеренной передачи).
• Собственно генератор. Это может быть готовое устройство (например, с автомобиля), либо обычный электродвигатель, который при вращении вырабатывает электроток.
• Инвертор, регулятор напряжения, стабилизатор — в зависимости от выбранного напряжения.
• Буферный элемент — аккумуляторные батареи, обеспечивающие непрерывность генерации, вне зависимости от наличия ветра.
• Установочная конструкция: мачта, кронштейн для монтажа на крыше.

Пропеллер

Можно изготовить из любого материала: хоть из пластиковых бутылок. Правда гибкие лопасти существенно ограничивают мощность.

Достаточно вырезать в них полости, для забора ветра.

Неплохой вариант — ветряк бытового из кулера. Вы получаете готовую конструкцию с профессионально выполненными лопастями и сбалансированным электродвигателем.

Аналогичная конструкция изготавливается из охладителя компьютерных блоков питания. Правда мощность такого генератора мизерная — разве что зажечь лампу на светодиодах, или зарядить мобильный телефон.

Тем не менее, система вполне работоспособна.

Неплохие лопасти получаются из алюминиевых листов. Материал доступен, его несложно отформовать, пропеллер получается достаточно легким.

Если вы создаете роторный пропеллер для вертикального генератора, можно воспользоваться жестяными банкам, разрезанными вдоль. Для мощных систем применяются половинки стальных бочек (вплоть до объема 200 литров).

Разумеется, придется с особой тщательностью подойти к вопросу надежности. Мощный каркас, вал на подшипниках.

Генератор

Как говорилось выше, можно использовать готовый автомобильный, или электродвигатель от промышленных электроустановок (бытовой техники). В качестве примера: ветрогенератор из шуруповерта. Используется вся конструкция: двигатель, редуктор, патрон для крепления лопастей.

Компактный генератор получается из шагового двигателя принтера. Опять же, мощности хватает лишь на питание светодиодного светильника или зарядного устройства смартфона. На природе — незаменимая вещь.

Если вы с паяльником «на ты», и неплохо разбираетесь в радиотехнике — генератор можно собрать самостоятельно. Популярная схема: ветрогенератор на неодимовых магнитах. Преимущества конструкции — можно самостоятельно рассчитать мощность под ветровую нагрузку в вашей местности. Почему неодимовые магниты? Компактность при высокой мощности.

Можно переделать ротор имеющегося генератора.

Либо создать собственную конструкцию, с изготовлением обмоток.

Эффективность такого ветряка на порядок выше, чем при использовании схемы с электродвигателем. Еще одно неоспоримое преимущество — компактность. Неодимовый генератор плоский, и его можно разместить непосредственно в центральной муфте пропеллера.

Мачта

Изготовление этого элемента не требует познаний в электронике, но от его прочности зависит жизнеспособность всего ветрогенератора.

Например, мачта высотой 10–15 метров требует грамотно рассчитанных растяжек и противовесов. Иначе сильный порыв ветра может завалить конструкцию.

Если мощность генератора не превышает 1 кВт, вес конструкции не такой большой, и вопросы прочности мачты отходят на второй план.

Самодельный ветрогенератор — не такая сложная конструкция, как может показаться на первый взгляд. С учетом высокой стоимости заводских изделий, можно изрядно сэкономить, изготовив домашнюю ветряную электростанцию и вполне доступных материалов. С учетом небольших затрат на создание ветряка, окупится он достаточно быстро.