Ветровой генератор своими руками
Устройство данного ветрогенератора, принципиально ничем не отличается от
других аналогов. В статье описан весь процесс изготовления от начала до
конца.
На фото ниже отображены все металлические детали (кроме хвоста) используемые в ветряке. Используемые автозапчасти не Б/У.
Начнем с хаба (ступица) и вала. Диаметр каждого
ротора 400 мм., выполнены они из 12 мм., стали. Данные роторы были
вырезаны на ЧПУ-станке гидроабразивной резки. Вырезаны они качественно и
с отверстиями, заплачено за это было около 70 долларов. Механизм
поворота ветряка сделан из трехдюймовой трубы длинной 400 мм. Вал для
ступицы закрепляем внутри трубы диаметром 100 мм., через 2 стальных
кольца. Кронштейн для хвоста из 12 мм., стали и высотой 150 мм.,
установлен под углом 18°.
На фото – готовый каркас. Если бы я делал его снова, то возможно изменил бы кое-что. А именно:
- некоторые части изготовил бы немного толще
- кронштейн для хвоста сделал бы более массивным, а также увеличил бы диаметр механизма поворота
- увеличил ось и хаб
Хотя, мой самодельный домашний ветрогенератор и так хорошо исполняет свою работу.
Статор будет диаметром 500 мм. Я сделал шаблон
диаметром 500 мм., проделал шесть отверстий по краям и одно по центру
для вала. Установил этот шаблон на вал и с помощью болтов прикрепил к
нему кронштейны и приварил их. Таким образом, кронштейны расположены
точно и при сварке они не шевелились.
А это шаблон для размещения магнитов на роторе. Как
можно заметить будет использоваться 16 магнитов. Сами магниты размером
40x75x20 мм., мощные и опасные.
А это шаблон приблизительного расположения катушек. В дальнейшем он послужит основанием статора.
Прикрепляем магниты к ротору с помощью супер-клея. В дальнейшем,
пространство вокруг магнитов нужно будет залить эпоксидной или
полиэфирной смолой.
Делаем из фанеры намоточный станок. Форма сердечника – как на фото.
Диаметр кругов 150 мм. Толщина статора будет 15 мм., поэтому
изготавливаемые катушки должны быть, немного тоньше.
Чтобы подобрать оптимальные размеры для катушек, была намотана тестовая,
содержащая 79 витков проводом 2.5 мм. Она будет установлена между
роторами и по ней можно будет определить нужное количество витков при
расчетной скорости вращения. Это 5 – метровый ветрогенератор и значит,
скорость вращения будет 70 – 80 оборотов в минуту.
Вырезаем форму и прикрепляем к ней катушку. Саму форму прикрепляем к кронштейнам.
Теперь необходимо измерить параметры катушки. Для измерения количества
оборотов использовали оптический тахометр, а для замера эл. показателей
мультиметр. При 70 оборотах в минуту, катушка дала напряжение 2.4 В.
Уточнение.
Расположение магнитов получилось слишком близким друг к другу. Ближе к
центру, расстояние между магнитами составляло менее 10 мм. Это приносит
потери в катушку, т.к. мы имеем два противоположных полюса.
Было
решено оставить все на своих местах, но стоит отметить, можно
использовать магниты меньшего размера это и вес ротора уменьшит.
Задняя
часть ветряка с тестовой катушкой. Как Вы можете заметить,
использовалось еще балластное сопротивление, с помощью которого можно
измерить мощность ветряка.
Просверливаем отверстия для соединения роторов. Сила притяжения очень
сильная, поэтому нужно быть предельно аккуратным. Устанавливаем
фронтальную часть.
С фронтальной частью катушка выдавала 5.4 В, при 70 оборотах в минуту. Я
считаю что минимальная скорость вращения будет около 100 оборотов,
поэтому катушки буду мотать более толстым проводом и с меньшим
количеством витков.
Была намотана новая катушка и протестирована под
нагрузкой резистора с сопротивлением 1 Ом. При ~ 100 оборотах катушка
выдавала 6 В и ток 6 А (36 Вт). Я не совсем уверен в своих расчетах, но
мне кажется, что при использовании 12 катушек, соединенных звездой, они
дадут около 400 Вт, при 100 оборотах в минуту.
На эту работу ушло два дня.
Длина хвоста ветряка 2.5 м. Из толстостенной трубы диаметром 45 мм.,
сделана шарнирная ось хвоста. Ответная часть шарнира (по которой
скользит хвост) изготовлена из трубы (диаметр 50 мм.) с прорезью.
Расправленная хвостовая часть домашнего ветрогенератора.
Сложив хвост, мы измерили расстояние между механизмом поворота ветряка и
хвостом, для того, чтобы изготовить стальной «бампер». Его мы приварили
к хвосту. Данный «бампер» защитит лопасти ветряка в тот момент, когда
хвост будет сложен (при сильном ветре). На этом все работы с металлом
заканчиваются.
Пульверизатором красим каркас, роторы и хвост акриловой краской (предварительно покрыв грунтовкой).
Это форма для сборки статора (диметр 500 мм., толщина 15 мм., диаметр
круга в центре статора 180 мм.). Изготовлена она, для правильного
расположения катушек. Как можете заметить в центре расположен болт, он
предназначен для притягивания крышки (когда будем заливать смолой). По
краям вокруг формы будем использовать четыре ступицы.
Статор состоит из 12 катушек. Каждая катушка весит 550 г., содержит 68
витков, намотана из двух медных проводов сечением 1.65 мм2., однако
можно было намотать и одним проводом сечением 3.3 мм2. При 75 оборотах в
минуту, катушки выдают 48 В. На 4 магнита приходится 3 катушки, это
дает нам простую схему соединения, для получения трех фаз от генератора
ветряка.
Данный генератор содержит 7.2 кг., меди и 11 кг., магнитов. Обошлось все это в 700 долларов.
Каждая фаза состоит из четырех последовательно соединенных катушек.
Подрезаем выводы катушек и счищаем газовой горелкой лак с концов.
Припаиваем последовательно выводы катушек. Изолируем места пайки термоусадочной трубкой.
По окончанию паяльных работ, располагаем на шаблоне все катушки и закрепляем их скотчем.
Далее из стеклоткани вырезаем небольшие кусочки и
приклеиваем их супер-клеем на катушки. Данная операция сделает статор не
залитый смолой прочным и его можно будет вытащить из формы.
Удаляем весь скотч и соединяем обмотки генератора соединением «звезда».
Натираем форму воском (например, автомобильным). Промазываем полиэфирной
смолой боковые части и низ формы. Укладываем слой стеклоткани (это
сделает статор прочным) и заливаем этот слой полиэфирной смолой. Далее
укладываем в форму скрепленные катушки. Смешиваем смолу с тальком и
заливаем катушки. Поверх укладываем слой стеклоткани и промазываем
смолой. Накрываем форму крышкой и стягиваем струбцинами. Оставляем на
ночь, до полного отвердевания смолы.
Роторы заливать попроще. Из фанеры вырезаем внутреннюю часть диаметром
200 мм., и плотно прижимаем к металлическому основанию (чтобы нигде не
подтекало). Снаружи обматываем лентой. Заливаем, как и статор:
полиэфирную смолу смешиваем с тальком.
После того как смола окончательно затвердела. Просверливаем в статоре
шесть отверстий диаметром 12 мм., в дальнейшем с помощью этих отверстий
статор прикрепим к 6 кронштейнам. При разметке отверстий обратите
внимание на то, чтобы отверстия располагались между катушками.
Просверливаем еще три отверстия (9 мм.) для латунных ботов, они послужат
контактами подключения. Позаботьтесь о том, что бы все металлические
части возле ротора были из нержавеющей стали, иначе магниты будут
притягивать к себе болты и затруднять старт ветрогенератора в слабый
ветер.
Итак, далее к хабу (фланцу) прикручиваем заднюю часть ротора. Будьте предельно осторожны, магнитное поле у ротора очень сильное.
Монтируем на каркас ветрогенератора хаб. Позже мы сможем отцентрировать ось и вставить шплинт в гайку, которая прикручивает ось.
Устанавливая статор, позаботьтесь о том, чтобы расстояние между ним и ротором было 2 мм.
На фото снизу, видна посаженная передняя часть ротора, который притянут
тремя болтами. Роторы должны быть выровнены относительно друг друга в
магнитном поле (южный полюс переднего ротора, находится напротив
северного полюса заднего ротора).
Теперь займемся лопастями для ветряка.
Изготовлением лопастей занимался мой сосед Скотт (владелец мастерской по дереву).
Характеристики:
- ширина у основания 350 мм.
- ширина у концов 150 мм.
- уклон на концах 3 градуса в середине 6
- длина 2 м
- фронтальная часть плоская.
Длина лопастей 2 м., дает диаметр ветряка 5 м.
Концы лопастей. Толщина у основания 50 мм., середина 40 мм., конец 20 мм.
Эти лопасти будут установлены между двумя хабами из фанеры, толщиной 20 мм. Диаметр хабов 660 мм.
Перед установкой лопастей, красим их и покрываем льняным маслом, это
убережет их от различных вредных воздействий. Далее прикрепляем лопасти к
хабам. Каждая лопасть крепится тремя болтами.
На фото мы измеряем расстояние между лопастями ветряка, для правильного
их расположения. После того как все лопасти установлены, дополнительно
стягиваем их с хабом шурупами. По 15 шурупов с каждой стороны.
К сожалению, сделать фотографии изготовления хвоста ветрогенератора я
забыл. Он изготовлен из прочной фанеры толщиной 60 мм. Хвост у ветряка
стреловидной формы диной 130 мм. и шириной 60 мм. Покрашен и покрыт
льняным маслом. Прикреплен четырьмя болтами к хвостовой балке.
Итак, ветряк готов, осталось только установить его. Что касается схемы
проводки, она реализована самым простым способом. Верхняя часть мачты
ветрогенератора изготовлена из металлической трубы диаметром 60 мм. На
трубе находится толстая шайба, а внутри трубы втулка из пластика.
Провода проведены внутри мачты. При повороте ветряка, провода будут
немного скручиваться, но это не страшно. Внизу мачты, прикреплен разъем
для подключения кабеля.
Перед тем как начать подъем установки, мы отбалансировали лопасти
ветряка. Проводили это следующим образом: опустили самый тяжелый элемент
на шесть часов, на противоположные лопасти добавили груз (грузом
служили саморезы, они позволяют наиболее точно провести работу).
Проделывали это с каждой лопастью.
Мачта получилась достаточно высокой – 18 метров. Как Вы можете заметить,
дело проходило зимой. Чтобы мой пикап не скользил по снегу, на колеса я
прикрепил противоскользящие цепи, а в кузов уложил несколько бревен.
Самодельный ветряк полностью готов к установке.
Перед подъемом, было решено снять лопасти, чтобы случайно их не повредить.
Установленная мачта с генератором.
Полностью готовый к работе ветряк.
В ветряный день.
При сильном ветре, хвост складываю. К слову, при 27 м/с, конструкция прекрасно справляется с нагрузкой.
Самодельный ветрогенератор, работает на отлично, вот уже не протяжении
долгого времени. Благодаря большим лопастям, ветряк крутится и при
слабых ветрах (2 м/с). А при скорости 4.5 м/с, генератор вырабатывает
400 Ватт, при 7 м/с порядка 1.5 кВатт. Довольно часто можно наблюдать
выдачу в 2 кВатта, ну а рекорд был около 3.8 кВатт.
Чтобы сконструировать ветрогенератор своими руками (от начала и до конца), мне понадобилось 3 недели.
Источник: http://all-he.ru | 
