Самодельный ветрогенератор из велосипедного колеса

Тэд Баер – изобретатель целой серии небольших ветрогенераторов, предназначенных для использования в развивающихся странах. Эти ветрогенераторы отличаются простотой и достаточной мощностью. Алюминиевые лопасти ветряка изготавливаются из мягких алюминиевых полос, которые часто используются при изготовлении подвесных потолков. Для увеличения жесткости, две 40 см. секции скрепляются заклепками, чтобы получилась единая лопасть. Лопасти, в свою очередь, закрепляются на спицах велосипедного колеса. Получившуюся конструкцию можно посмотреть на снимках.

Генератор, в качестве которого использован двигатель на постоянных магнитах, и приводной ремень, устойчивый к ультрафиолетовому излучению, приобретается в любом подходящем магазине. Выходного тока, достигающего 2 Ампер на скорости 20 км/ч (при 18-20 Вольт), будет достаточно для того, чтобы составить ценовую конкуренцию энергии, получаемой от солнечных батарей (конечно, при наличии ветра). Общая стоимость самодельного ветрогенератора составила для автора менее $80 и это притом, что практически все запчасти были куплены новыми. Самыми дорогими из комплектующих, оказались генератор постоянного тока (около $30) и устойчивый к ультрафиолету приводной ремень (порядка $3-5 за 30 см.), который используется преимущественно в сельском хозяйстве для привода конвейеров.

Ветряк оснащен хвостовым оперением (см. картинку). Балка хвоста изготовлена из пластиковой ПВХ трубы. Важно, чтобы в конструкции использовалось только заднее колесо велосипеда диаметром 24 – 27 дюймов. Колесо прикрепляется к торцевой заглушке пластиковой трубы, в которой посередине сверлится отверстие.

В качестве генератора использован двигатель постоянного тока с рабочим напряжением 24В, которые использовались в старых моделях компьютеров для привода дисков. Такие моторы можно найти на старых развалах компьютерной техники, или даже в некоторых интернет-магазинах

Генератор крепится к ветряку с помощью обычного уголка. Должна получиться прочная полочка. Двигатель вместе с полочкой закрепляются с помощью хомутов. Шест, на котором крепится ветряк, является одновременно и желобом для электропроводки. Сверху металлического шеста, на котором крепится ветряк, прикручен небольшой отрезок ПВХ трубки, который контактирует с пластиком корпуса ветряка, т.е. получается подшипник — пластик по пластику.

Вес хвоста ветрогенератора подбирается из такого расчета, чтобы он уравновесил всю конструкцию. Конструктор ветряка, Тед Баер, использовал для уравновешивания всей конструкции нужное количество одноцентовых монет. А на что еще они годны?

Тестирование

В качестве тестовой площадки использовался автомобиль-винивэн Windstar с салазками наверху для крепления багажника и установленной платформой. В качестве треноги для крепления ветряка использовался набор для монтажа ТВ антенны на крыше зданий. Показатели скорости ветра, напряжения и силы тока были сняты и записаны на цифровую камеру. Получившееся видео, к сожалению, автор так и не выложил для общего обозрения.

Крепление лопастей

Лопасти самодельного ветрогенератора крепятся к велосипедному колесу путем загибания алюминия вокруг одной спицы и зацепления изогнутого штифта вокруг другой спицы. Крюк, или изогнутый штифт, вставляется в просверленное на лопасти ветряка отверстие.

Подробности установки лопасти ветряка

На картинке детально показано как крепится лопасть ветрогенератора. Лопасть загибается вокруг спицы вручную. Для этого можно использовать отрезок металлического прута диаметром 3 мм. Алюминиевый материал лопасти, который использовал автор, несколько толще того, какой можно часто встретить в магазинах. В случае если будет использоваться тонкий алюминий, автор предлагает скрепить два листа вместе (с помощью заклёпок, либо двустороннего скотча) для того, чтобы получить лопасть достаточной толщины и жесткости. Лопасти самодельного вертяка, также, можно изготовить из дерева (3 мм. фанеры, шпона) или из пластика.

Приводной ремень генератора

На фото можно более детально рассмотреть крепление генератора ветряка, шкива ремня и самого приводного ремня.

Существует множество разновидностей самодельных ветрогенераторов. Здесь представлена наиболее удачная конструкция с точки зрения выходной мощности. В ней использованы два колеса и два генератора.А вообще, дайте волю Вашему воображению.

А здесь представлен вариант самодельного вертяка с одним генератором. Пластиковая горизонтальная балка, соединяющая оба ротора ветряка, должна быть усилена металлической трубой. Хороший баланс всей конструкции этого ветряка достигается путем размещения генератора как можно ближе к центру оси вращения. Нужно больше мощности…? Добавьте велоколес или просто откройте мини ферму с самодельными ветрогенераторами.

5-ти сторонний фитинг поддерживает горизонтальную и хвостовую балку ветряка. Горизонтальная балка усилена изнутри металлической трубой, что придает конструкции дополнительную жесткость. Наверху всей конструкции расположен 3-х сторонний фитинг, обрезанный таким образом, что он формирует полочку для крепления генератора, который притянут к нему хомутами.

Ветрогенератор своими руками

Ветрогенератор для выживальщика – это весьма полезная вещь. Ведь основа идеи – весь мир рушится, а мы живем если не припеваючи – то весьма достойно. А для достойной жизни нужно электричество, хотя бы для освещения дома в вечерне-ночное время.

Тепловой насос обеспечит дом горячей водой, а энергия ветра позволит использовать электричество.

Промышленные ветрогенераторы стоят весьма приличных денег, однако, в изготовлении ветрогенератора своими руками нет сложных моментов, главное – желание и умение работать.

Давайте посмотрим – как можно сделать самодельный ветрогенератор.

Первое, что необходимо знать – это то, что чем выше установлен самодельный ветрогенератор, там больше будет от него отдача. Ветра на высоте есть всегда, воздух постоянно перемещается вокруг Земли. Таким образом – лучше всего ставить ветрогенератор на возвышенности, если рядом с домом нет такой или она очень далеко, то необходимо поднять самодельный ветрогенератор на мачте.

Мачту можно собрать из обрезков труб длинной по 1.5 метра – как раз входят на заднее сиденье автомобиля, ведь не на себе же таскать их к месту строительства. Диаметр нижней трубы 325 мм, ближе к верху мачты он уменьшается.

На фотографиях в этой статье мачта собрана как раз по такой технологии, высота мачты 12 метров.

Для крепления ветрогенератора необходим устойчивый фундамент. Хорошо подходит свая или фундаментный блок от высоковольтной опоры. Фундамент желательно заглубить в землю на 15-2 метра. Для противостояния ветру необходимо установить растяжки. В данном случае была сварена конструкция из уголков и кронштейнов.

На концах кронштейнов приварены к анкерам пластины 50 х 50 см толщиной 16 мм, между собой они соединяются мощными петлями.

Для растяжек необходимо использовать тросы и талрепы, лучше брать анодированные — они не ржавеет.

Генератор лучше всего использовать бесколлекторный. Всякие самодельные ветрогенераторы из автомобильного генератора – это на первый взгляд уменьшение трудозатрат, но на самом деле – только наоборот, увеличение. Потребуется делать повышающий редуктор, так как автомобильный генератор рассчитан на высокие обороты, а на низких его КПД совсем мало. Потери мощности в редукторе, нагрузка генератора – все это приведет к тому, что при ветре ниже 7 м/с самодельный ветрогенератор практически не будет работать.

Установка бесколлекторного генератора на ветряк позволяет вырабатывать электроэнергию даже при ветре 1-2 м/с. Да и сам генератор собирается прямо на оси ветряка, что позволяет избежать ненужных потерь в редукторах и шкивах.

Для изготовления вращающейся части генератора используются редкоземельные магниты, их можно приобрести на ebay.com или поискать в интернете фирму которая продает их в вашем городе. Потребуется 24 штуки дисковых неодимовых магнита диаметром 20 мм и толщиной 5 мм.

В качестве основы самодельного ветрогенератора хорошо подходит ступица от мотоблока. Его колесо имеет небольшой диаметр, цена на ступицу не велика, впрочем всегда можно найти вариант замены –например ступица от скутера ничем (кроме цены) не уступает, однако ее можно найти в виде БУ детали – от разбитого «в хлам» скутера.

Кроме ступицы потребуется пара дисков для крепления магнитов. Диаметр дисков 105 мм, толщина 5 мм. Диски оптимально вырезать из текстолита, можно использовать сталь, но она будет хуже работать – рассеивать магнитное поле рездкоземельных магнитов. Да и сами магниты будут деградировать даже во время простоя ветряка. Конечно, деградация продлится многие годы, но лучше использовать не магнитный материал – текстолит или алюминий.

Если есть возможность выфрезеровать отверстия под магниты – то так и стоит поступить, иначе магниты приклеиваются на поверхность диска (12 штук на диск, чередуя полярность) и до половины заливаются с помощью эпоксидной смолы.

Статор изготавливается из изолированного лаком провода, диметр провода 0.5 мм, 60 витков. Хорошо подходит провод от старого кинескопа, в сое время ЧБ и цветные телевизоры советского производства выкидывали на помойку кучами, да и сейчас, после покупки плоского телевизора старый кинескопный агрегат в большинстве случаев отправляется на выброс. Так что проблем с халявной проволокой нет.

Катушки распаиваются последовательно, те – начало катушки с началом, конец – с концом.

Для изготовления статора выпиливается форма из 4-мм фанеры, 2 части – нижняя это дно и верхняя задающая круглую форму статора. Форма натирается воском – натирайте тщательно! Иначе при заливке статора эпоксидная смола прилипнет к форме и отодрать ее будет проблематично.

По центру устанавливается кольцо из картона, которое задает пустую середину ротора. Кольцо так же должно быть натерто воском с внешней стороны. Затем укладывается бумага с распечаткой расположения деталей и вырезом центрального кольца– так проще всего соблюсти точность расположения элементов.

С внутренней стороны кольцо фиксируется, в данном случае использовался разогоретый парафин – пролили горящей свечкой. Это дало герметичность и фиксацию кольца.

После этого раскладываются распаянные между собой катушки.

Все это заливается эпоксидной смолой. Заливайте за несколько раз, так как большие объемы эпоксидки при смешивании могут вскипеть и быстро схватиться. После того, как форма залита можно подождать около часа, за это время выйдут имеющиеся пузырьки, а эпоксидка проникнет в намотку катушек, соответственно общий уровень понизится. Доводим новой порцией эпоксидного клея уровень до верха и накрываем куском отожженой стеклоткани.

Стеклоткань надо взять потолще она будет нести на себе функцию основы, без этого конструкция статора будет весьма хрупкой.

Вся эта конструкция накрывается вощщеным листком бумаги и прижимается куском фанеры.

Через сутки можно разбирать форму и вынимать готовый статор.

На ступицу устанавливается 2 подшипника, в них вал со шпонкой, на вал первый диск ротора (пластина с магнитами), затем устанавливается распорная втулка толщиной 15 мм.

Статор крепится к ступице с помощью 3-х медных (чтоб не магнитились и не замедляли ротор) болтов диаметром 5 мм.

Второй диск ротора упирается в распорную втулку. При установке учтите следующее – противоположно расположенные магниты на дисках роторов должны иметь разную полярность. Это легко соблюсти, так как правильно установленные роторы притягиваются.

Зазоры между магнитами и статором регулируются медными гайками, размещенными на медных болтах по обе стороны ступицы.

На оставшуюся выступающую часть вала со шпонкой одевается воздушный винт ветрогенератора и через шайбу и гровер прижимается гайкой к ротору. Лучше использовать две гайки и законтрогаить их. Все это необходимо прикрыть обтекателем для зажиты от непогоды.

Воздушный винт можно изготовить из метрового куска дюралевой поливной трубы диаметром 220 мм и толщиной стенки 2,5 мм. Она очень хорошо пилится с помощью электролбзика.

По центру воздушного винта сверлится отверстие диаметром 1 мм, это необходимо для балансировки винта. Балансировать нужно очень тщательно. Необходимо отдельно отбалансировать и диски ротора, ведь обороты самодельного ветрогенератора доходят до 1500 об/мин.

Так как магнитное залипание обычное для коллекорных генератров отсутствует, то самодельный ветрогенератор вращается и вырабатывает ток даже от небольшого ветра, который практически не ощущаешь.

Защита самодельного ветрогенератора выполнена на основе наклонной оси вращения хвоста. Отклонение оси составляет 18-20 градусов от вертикали.

Этот небольшой ветрогенератор выдает в среднем около 30-40 ватт. Конечно, это немного, но, для большего необходимо увеличивать диаметры ротора и статора, устанавливать больше магнитов и брать их большего размера. Однако и этого вполне хватит для освещения дома с помощью светодиодных светильников. К тому же, генератор не напрямую выдает ток в розетки, а заряжает аккумулятор, с которого уже можно освещать дом и подключать (через конвертор) бытовые приборы.

При масштабировании диаметра ветряка до 2,2 метра, а так же увеличении генератора, выходная мощность самодельного ветряка составляет около 400 ватт. А это уже совсем другой разговор.

Для тех, кто заинтересовался самодельными ветрогенераторами рекомендую книгу — Самодельная ветроэлектростанция.

Книга была издана еще при СССР в рамках «Библиотеки юного конструктора» издательством ДОСАФФ, так что изготовление подобного ветряка вполне под силу любому желающему.

Скачать книгу Самодельная ветроэлектростанция можно здесь .

matersonne комментирует:

Маленький такой, а так много вырабатывает. Но все же это устройство любителя. Нужно делать что то больше, которое будет приносить пользу.

Сергей комментирует:

Я бы еще добавил ограничение скорости вращения воздушного винта. При большом ветре возможно разрушение конструкции. Ограничение должно быть в виде тормоза, который включается при больших оборотах.

Артем комментирует:

Обычно ограничивают поворотом пропеллера под углом к ветру.
Если тормозить — то можно загнуть лопасти.
При сильном ветре просто ставят под углом в 90 градусов и ометаемая поверхность становится минимальной.

Алексей комментирует:

Что за бред по поводу текстолитовых и прочих немагнитных дисков в качестве ротора? Тот кто собирал в кучу эту статью хоть знаком с принципом работы аксиального дискового ветрогенератора, я уж не говорю собрал ли он хоть один действующий экземпляр. Видел этот генератор на сайте е ветерок- ни о каких текстолитовых дисках там и речи нет. Не вводите людей в заблуждение!
Диски ротора должны быть СТАЛЬНЫМИ! И правильной толщины. Есть ПО для расчётов магнитного потока и индукции в зазоре — Элькут называется.

Как обладающий опытом постройки аксиальника на таких магнитах скажу- курите форумы виндповер или тнг альтернативной энергии- там разжеваны основы постройки аксиальников.
Под круглые магниты нужны круглые катушки с внутренним диаметром как у магнита. У трапецевидных ток и напряжение меньше. Делал с десяток пробных катушек и снимал характеристики с них, знаю что говорю.
Магниты рядом как у автора распологать не стоит. Работать будет но выдаст маловато.

Так же интересно:

Дубинка фонарик

Неплохой предмет двойного назначения – фонарик в формате бейсбольной биты. Может использоваться как в первом, так и во втором варианте.

Соломенная купольная хижина

Изготовление простой соломенной хижины самодельными инструментами.

Мультитул с топором

Небольшой мультитул с топором и молотком. Вещица для автомобиля или похода.

Источник http://sense-life.com/hand-made/vetryak3/

Источник http://rusurvival.ru/text/Vetrogenerator-svoimi-rukami.html

Источник