Вітер - це безкоштовна енергія! Так давайте ж її використовувати в особистих цілях. Якщо створення ВЕС в промислових масштабах це дуже дорого, тому що крім генератора потрібно провести ряд досліджень і розрахунків, держава не бере на себе такі витрати, а інвесторам в країнах колишнього СРСР - це, чомусь не викликає особливого інтересу. То в приватному порядку можна зробити міні-вітряк для власних потреб. Варто розуміти, що проект перекладу вашого будинку на альтернативну енергію дуже дороге заняття.
Як вже було сказано: потрібно зробити протягом тривалого часу стежити і розрахунки, щоб підібрати оптимальне співвідношення розмірів вітряного колеса і генератора, що підходить до вашого клімату, розу вітрів і середньорічної швидкості вітру.
Ефективність вітроелектричної установки в межах одного регіону може відрізнятися в рази, це пов'язано з тим, що рух вітру залежить не тільки від кліматичного поясу, а й від рельєфу місцевості.
Однак ви можете дізнатися, що таке вітроенергетика з мінімальними витратами зібравши бюджетну установку для харчування малопотужної навантаження, типу смартфона, лампочок або радіоприймача. При належному підході ви можете забезпечити електроенергією невеликий будинок або дачну ділянку.
Давайте розглянемо яким чином можна зробити найпростішу вітроелектричної установки своїми руками.
Малопотужні вітряки з підручних засобів
Комп'ютерний кулер являє собою бесколлектроний двигун, який в своєму первісному вигляді не представляє практичної цінності.
Його потрібно перемотати, так як в оригіналі обмотки з'єднані невідповідним чином. Мотати котушки по черзі:
За годинниковою стрілкою;
Проти годинникової стрілки;
За годинниковою стрілкою;
Проти годинникової стрілки.
З'єднувати сусідні котушки потрібно послідовно, а ще краще мотати одним шматком дроту переходячи від одного паза до іншого. Товщину дроти в цьому випадку підбирати довільно, краще буде якщо ви намотайте якомога більше витків, а це можливо при використанні найменш тонким дротом.
Вихідна напруга з такого генератора буде змінним, а його величина буде залежати від оборотів (швидкості вітру), встановіть діодний міст з діодів Шотткі, щоб випрямити його до постійного, звичайні діоди підійдуть, але буде гірше, тому що на них впаде напругу від 1 до 2-х вольт.
Ліричний відступ, трохи теорії
Запам'ятайте величина ЕРС дорівнює:
де L - довжина провідника поміщеного в магнітне поле; V - швидкість обертання магнітного поля;
При модернізації генератора ви можете впливати тільки на довжину провідника, тобто на кількість витків кожної з котушок. Кількість витків - визначає вихідну напругу, а товщина дроту - максимальний струмовий навантаження.
На практиці впливати на швидкість вітру не можна. Однак з цієї ситуації теж є вихід, можна, дізнавшись типову швидкість вітру для вашої місцевості спроектувати відповідний по оборотам гвинт для вітроелектричної установки, а також редуктор або ремінну передачу, для забезпечення достатніх обертів для генерації потрібного за величиною напруги.
ВАЖЛИВО: Швидше не означає краще !!! При занадто великій швидкості обертання вітрогенератора скоротитися його ресурс, погіршуватися мастильні властивості втулок або підшипників ротора, і він заклинить, а швидше за все відбудеться пробій ізоляції обмоток в генераторі
Генератор складається з:
Збільшуємо потужність генератора з комп'ютерного кулера
По-перше, чим більше лопатей і діаметр колеса - тим краще, тому придивіться до 120-мм кулерів.
По-друге, ми вже сказали, що напруга залежить і від магнітного поля, справа в тому, що промислові генератори високої потужності мають обмотки збудження, а низької потужності - сильні магніти. В кулері магніти вкрай слабкі і не дозволяють домогтися хороших результатів від генератора, та й зазор між ротором і статором дуже великий - близько 1 мм, і це при і без того слабких магнітах.
Вирішення цієї проблеми кардинально змінити конструкцію генератора. Вірніше, від кулера буде потрібно тільки крильчатка, як самого генератора застосуємо моторчик від принтера або будь-який іншої побутової техніки. Найбільш часто зустрічаються щіткові двигуни з порушенням від постійних магнітів.
В результаті це буде виглядати так.
Потужності подібного генератора вистачить, щоб живити світлодіоди, радіоприймач. Для підзарядки телефону його не вистачить, телефон буде відображати процес заряду, але струм буде вкрай малий, до 100 Ампер, при вітрі 5-10 метрів в секунду.
Крокові двигуна в ролі вітрогенератора
Кроковий двигун дуже часто зустрічається в комп'ютерної та побутової техніки, в різних програвачах, флоппі-дисководи (цікаві старі моделі 5.25 "), принтерах (особливо матричних), сканерах і т.д.
Дані двигуни без переробок можуть працювати в ролі генератора, вони представляють собою ротор з постійними магнітами, І статор з обмотками, типова схема підключення крокової двигуна в режимі генератора зображена на малюнку.
У схемі встановлений лінійний стабілізатор на 5 Вольт, типу L7805, що дозволить без побоювання підключати мобільні телефони до такого вітряка для їх зарядки.
На фото генератор з крокової двигуна до встановлених лопатями.
Двигун в конкретному випадку з 4-ма вихідними проводами, схема відповідно під нього. Двигун з такими габаритами в режимі генератора видає приблизно 2 Вт при слабкому вітрі (швидкість вітру близько 3 м / с) і 5 м / с при сильному (до 10 м / с).
До речі ось аналогічна схема з стабілітроном, замість L7805. Дозволяє заряджати Li-ion батареї.
Доопрацювання саморобного вітряка
Щоб генератор працював ефективніше потрібно зробити йому направляючий хвостовик і закріпити його на щоглі рухомо. Тоді при зміні напрямку вітру - буде змінюватися напрямок вітрогенератора. Тоді виникає наступна проблема - кабель, що йде від генератора до споживача буде закручуватися навколо щогли. Щоб це вирішити потрібно забезпечити рухливий контакт. На Ebay і Aliexpress продається готове рішення.
Нижніх три дроти - нерухомі йдуть вниз, а верхній пучок проводів - рухливий, всередині встановлений ковзний контакт або щітковий механізм. Якщо у вас немає можливості купити, проявіть кмітливість, і, надихнувшись рішенням конструкторів автомобіля Жигулі, а саме реалізацією рухомого контакту кнопки сигналу на кермі і зробіть щось схоже. Або скористайтеся контактною площадкою від електрочайника.
Поєднавши роз'єми, ви отримаєте рухливий контакт.
Потужний вітрогенератор з підручних засобів.
Для отримання більшої потужності ви можете використовувати два варіанти:
1. Генератор з шуруповерта (10-50 Вт);
З шуруповерта знадобитися тільки моторчик, варіант аналогічний попередньому, як гвинта ви можете використовувати лопаті від вентилятора, це збільшить підсумкову потужність вашої установки.
Ось приклад реалізації такого проекту:
Зверніть увагу як тут реалізована шестерна підвищує передача - вал вітрогенератора розташований в трубі, на його кінці розташована шестерня, яка передає обертання меншою шестірні закріпленої на валу двигуна. Підвищення оборотів двигуна має місце і в промислових вітряних електроустановках. Редуктора застосовуються повсюдно.
Однак в умовах саморобки виготовити редуктор ставати великою проблемою. Ви можете отримати редуктор з електроінструменту, він там потрібен щоб знизити високі обороти на валу колекторного двигуна в нормальні обороти патрона на дрилі, або диска болгарки:
У дрилі встановлено планетарний редуктор;
У болгарки встановлений кутовий редуктор (стане корисним для монтажу деяких установок і зменшить навантаження з хвоста ВЕУ);
Редуктор від ручного дриля.
Такий варіант саморобного вітрогенератора вже може заряджати 12 В акумулятори, однак потрібен перетворювач для формування зарядного струму і напруги. Це завдання можна спростити застосувавши автомобільний генератор.
Перевага такого генератора - можливість використовувати його для зарядки автомобільних акумуляторів, в принципі він для цього і призначений. Автогенератори мають вбудоване реле-регулятор напруги, що позбавляє від необхідності купувати додаткові стабілізатори або перетворювачі.
Однак автолюбителі знають, що на низьких холостих обертах, Приблизно 500-1000 Об / хв потужність такого генератора мала, і він не забезпечує належного струму для заряду акумулятора. Це призводить до необхідності підключення до вітроколеса через редуктор або ремінну передачу.
Відрегулювати кількість обертів при нормальній для ваших широт швидкості вітру можна за допомогою підбору передавального числа або за допомогою правильно спроектованого вітроколеса.
Корисні поради
Мабуть, найзручніша для повторення конструкція щогли для вітряка - зображена на картинці. Така щогла розтягується на тросах, закріплених на власниках в землі, що забезпечує стійкість.
важливо: Висота щогли повинна бути якомога більшою приблизно 10 метрів. На більшій висоті вітер сильніше, тому що для нього немає перешкод у вигляді наземних споруд, пагорбів і дерев. Ні в якому разі не встановлюйте вітрогенератор на даху свого будинку. Резонансні коливання кріпильних конструкцій можуть викликати руйнування його стін.
Подбайте про надійність несучої щогли, адже конструкція вітряка на базі такого генератора значно важчим і являє собою вже досить серйозне рішення, яке може здійснювати автономне електропостачання дачі з мінімальним набором електричних приладів. Пристрої, які працюють від 220 Вольт можна живити від інвертора 12-220 В. Найпоширеніший варіант такого інвертора -.
Краще використовувати генератори від дизельних, в т.ч. вантажних автомобілів, адже вони розраховані для роботи на низьких оборотах. В середньому дизельний двигун крупного вантажівки працює в діапазоні оборотів від 300 до 3500 об / хв.
Сучасні генератори видають 12 або 24 Вольт, а струм в 100 Ампер - вже давно став нормальним. Провівши нескладні обчислення можна визначити, що такий генератор максимально видасть вам до 1 кВт потужності, а генератор від жигулів (12 В 40-60 А) 350-500 Вт, що вже досить пристойна цифра.
Яким має бути ветроколесо для саморобної ВЕУ?
Я згадав у тексті про те, що вітроколесо має бути великим і з великою кількістю лопатей, насправді це не так. Це твердження було справедливо для тих мікро-генераторів, які не претендують на звання серйозних електричних машин, а скоріше екземпляри для ознайомлення і дозвілля.
Насправді проектування, розрахунок і створення вітроколеса - це дуже складне завдання. Енергія вітру буде використовуватися раціональніше, якщо воно виконано дуже точно і ідеально виведений «авіаційний» профіль, при цьому він повинен бути встановлений з мінімальним кутом до площини обертання колеса.
Реальна потужність ветроколес з однаковим діаметром і різною кількістю лопатей - однаково, різниця лише в швидкості їх обертання. Чим менше крил - тим більше оборотів в хвилину, при тому ж вітрі і діаметрі. Якщо ви збираєтеся добитися максимальних обертів ви повинні максимально точно змонтувати крила з мінімальним кутом до площини їх обертання.
Ознайомтеся з таблицею з книги 1956 року «Саморобна вітроелектростанція» изд. ДОСААФ Москва. На ній показано зв'язок діаметра колеса, потужності і оборотів.
У домашніх умовах ці теоретичні викладки дають мало толку, любителі роблять вітроколеса з підручних засобів, в хід йде:
Листи металу;
Пластикові каналізаційні труби.
Зібрати своїми руками швидкохідне 2-4 лопатеве вітроколесо можна з каналізаційних труб, крім них потрібна ножівка або будь-який інший ріжучий інструмент. Використання цих труб обумовлено їх формою, після обрізки вони мають увігнуту форму, що забезпечує високу чуйність до потокам повітря.
Після обрізки їх закріплюють за допомогою БОЛТІВ на металевій, текстолітової або фанерною болванці. Якщо ви зібралися робити її з фанери - краще переклейте і скрутіть саморізами по обидва боки кілька шарів фанери, тоді у вас вийде добитися жорсткості.
Ось ідея двох лопатевої цільної крильчатки для генератора з крокової двигуна.
висновки
Ви можете зробити вітроелектричної установки починаючи від малих потужностей - одиниць Ватт, для харчування окремих світлодіодних світильників, маячків і дрібної техніки, до оптимальних значень потужності в одиницях кіловат, накопичувати енергію в акумуляторі, використовувати її в початковому вигляді або перетворювати до 220 Вольт. Вартість такого проекту буде залежати від ваших потреб, мабуть, самим дороги елементом є щогла і акумулятори, може виявитися в межах 300-500 доларів.
Кроковий двигун це не тільки мотор приводить в дію всілякий пристрої (принтер, сканер і т.п), а й непоганий генератор! Основною перевагою такого генератора є те, що йому не потрібні великі обороти. Іншими словами, навіть при невеликих оборотах кроковий двигун виробляє досить багато енергії. Тобто звичайного велосипедного генератора потрібні початкові обороти до того поки ліхтар не почне світити яскравим світлом. Цей недолік зникає при використанні крокової двигуна.
У свою чергу кроковий двигун має і низку недоліків. Основним з них є велике магнітне залипання.
Ну да ладно. Для початку нам необхідно знайти кроковий двигун. Тут працює правило: Чим двигун більше - тим краще.
Почнемо з самого великого. Я видер його з плоттера для друку, це такий великий принтер. На вигляд двигун виглядає досить великим.
Перед тим як показати вам схему стабілізації і харчування я хочу показати Вам метод кріплення на Ваш велобайк.
Ось ще один варіант з двигуном поменше.
Я думаю кожен з Вас при будівництві вибере найбільш підходящий для нього варіант.
Ну а тепер час прийшов поговорити про ліхтарях і ланцюгах харчування. Природно всі ліхтарі - світлодіодні.
Схема випрямлення звичайна: блок випрямних діодів, пару конденсаторів великої ємності і стабілізатор напруги.
Зазвичай з крокової двигуна виходить 4 дроті, що відповідають двом котушок. Тому на малюнку два випрямних блоку.
Проїжджаючи на велосипеді повз дачних ділянок, я побачив що працює вітрогенератор. Великі лопаті повільно, але вірно оберталися, флюгер орієнтував пристрій у напрямку вітру.
Мені захотілося реалізувати подібну конструкцію, нехай і не здатну виробляти потужність, достатню для забезпечення "серйозних" споживачів, але все-таки працює і, наприклад, заряджаючу акумулятори або живильну світлодіоди.
Одним з найбільш ефективних варіантів невеликого саморобного вітроелектрогенератори є використання крокової двигуна (ШД) (англ. stepping (stepper, step) motor) - в такому моторі обертання валу складається з невеликих кроків. Обмотки крокової двигуна об'єднані в фази. При подачі струму в одну з фаз відбувається переміщення вала на один крок.
Ці двигуни є низькооборотної і генератор з таким двигуном може бути без редуктора підключений до вітряної турбіни, двигуна Стірлінга або іншому низькооборотної джерела потужності. При використанні в якості генератора звичайного (колекторного) двигуна постійного струму для досягнення таких же результатів потрібна була б в 10-15 разів вища частота обертання.
Особливістю кроковиках є досить високий момент рушання (навіть без підключеної до генератора електричного навантаження), що досягає 40 грам сили на сантиметр.
Коефіцієнт корисної дії генератора з ШД досягає 40%.
Для перевірки працездатності крокової двигуна можна підключити, наприклад, червоний світлодіод. Обертаючи вал двигуна, можна спостерігати світіння світлодіода. Полярність підключення світлодіода не має значення, так як двигун виробляє змінний струм.
Джерелом таких досить потужних двигунів є п'ятидюймовий дисководи гнучких дисків, а також старі принтери і сканери.
Наприклад, я маю ШД зі старого 5.25 "дисковода, який працював ще в складі ZX Spectrum - сумісного комп'ютера "Байт".
Такий дисковод містить дві обмотки, від кінців і середини яких зроблені висновки - разом з двигуна виведено шість проводів:
перша обмотка (англ. coil 1) - синій (англ. blue) І жовтий (англ. yellow);
друга обмотка (англ. coil 2) - червоний (англ. red) І білий (англ. white);
коричневі (англ. brown) Дроти - висновки від середніх точок кожної обмотки (англ. center taps).
розібраний кроковий мотор
Зліва видно ротор двигуна, на якому видно "смугасті" магнітні полюси - північний і південний. Праворуч видно обмотка статора, що складається з восьми котушок.
Опір половини обмотки становить
Я використовував цей двигун в первісної конструкції мого вітрогенератора.
Що знаходиться в моєму розпорядженні менш потужний кроковий двигун T1319635 фірми Epoch Electronics Corp. з сканера HP Scanjet 2400 має п'ять висновків (уніполярний мотор):
перша обмотка (англ. coil 1) - помаранчевий (англ. orange) І чорний (англ. black);
друга обмотка (англ. coil 2) - коричневий (англ. brown) І жовтий (англ. yellow);
червоний (англ. red) Провід - з'єднані разом висновки від середньої точки кожної обмотки (англ. center taps).
Опір половини обмотки становить 58 Ом, яке зазначено на корпусі двигуна.
У поліпшеному варіанті вітрогенератора я використовував кроковий двигун Robotron SPA 42 / 100-558, Вироблений в НДР і розрахований на напругу 12 В:
Можливі два варіанти розташування осі крильчатки (турбіни) вітрогенератора - горизонтальне і вертикальне.
перевагою горизонтального (Найбільш популярного) розташування осі, що розташовується у напрямку вітру, є більш ефективне використання енергії вітру, недолік - ускладнення конструкції.
Я обрав вертикальне розташування осі - VAWT (vertical axis wind turbine), Що істотно спрощує конструкцію і не вимагає орієнтації за вітром . Такий варіант більш придатний для монтування на дах, він набагато ефективніше в умовах швидкого і частого зміни напрямку вітру.
Я використовував тип вітротурбіни, званий вітротурбіна Савоніуса (англ. Savonius wind turbine). Вона була винайдена в 1922 році Сігурд Йоханнесом Савоніуса (Sigurd Johannes Savonius) З Фінляндії.
Сігурд Йоханнес Савоніуса
Робота вітротурбіни Савоніуса заснована на тому, що опір (англ. drag) Набігаючого потоку повітря - вітру увігнутій поверхні циліндра (лопаті) більше, ніж опуклою.
Коефіцієнти аеродинамічного опору (англ. drag coefficients) $ C_D $
увігнута половина циліндра (1) - 2,30
опукла половина циліндра (2) - 1,20
плоска квадратна пластина - 1,17
увігнута порожниста півсфера (3) - 1,42
опукла порожниста півсфера (4) - 0,38
Зазначені значення наведені для чисел Рейнольдса (англ. Reynolds numbers) В діапазоні $ 10 ^ 4 - 10 ^ 6 $. Число Рейнольдса характеризує поведінку тіла в середовищі.
Сила опору тіла повітряному потоку $ \u003d<<1 \over 2> S \\ rho
Така вітротурбіна обертається в одну і ту ж сторону, незалежно від напрямку вітру:
Подібний принцип роботи використовується в чашково анемометр (англ. cup anemometer) - приладі для вимірювання швидкості вітру:
Такий анемометр був винайдений в 1846 році ірландським астрономом Джоном Томасом Ромні Робінсоном ( John Thomas Romney Robinson):
Робінсон вважав, що чашки в його четирехчашечном анемометр переміщаються зі швидкістю, яка дорівнює одній третині швидкості вітру. У реальності це значення коливається від двох до трохи більше трьох.
В даний час для вимірювання швидкості вітру використовуються трехчашечние анемометри, розроблені канадським метеорологом Джоном Паттерсоном ( John Patterson) В 1926 році:
Генератори на колекторних двигунах постійного струму з вертикальною Мікротурбіни продаються на eBay за ціною близько $ 5:
Така турбіна містить чотири лопаті, розташовані уздовж двох перпендикулярних осей, з діаметром крильчатки 100 мм, висотою лопаті 60 мм, довжиною хорди 30 мм і висотою сегмента 11 мм. Крильчатка насаджена на вал колекторного мікродвигуна постійного струму з маркуванням JQ24-125p70. Номінальна напруга живлення такого двигуна складає 3. 12 В.
Енергії, що виробляється таким генератором, вистачає для світіння "білого" світлодіода.
Швидкість обертання вітротурбіни Савоніуса не може перевищувати швидкість вітру , Але при цьому така конструкція характеризується високим крутним моментом (Англ. torque).
Ефективність вітротурбіни можна оцінити, порівнявши вироблювану вітрогенератором потужність з потужністю, укладеної в вітрі, обдуває турбіну:
$ P \u003d<1\over 2>\\ Rho S
Спочатку в крильчатці мого генератора використані чотири лопаті у вигляді сегментів (половинок) циліндрів, вирізаних з пластикових труб:
довжина сегмента - 14 см;
висота сегмента - 2 см;
довжина хорди сегмента - 4 см;
Я встановив зібрану конструкцію на досить високій (6 м 70 см) дерев'яній щоглі з бруса, прикріплену саморізами до металевого каркасу:
Недоліком генератора була досить висока швидкість вітру, необхідна для розкрутки лопатей. Для збільшення площі поверхні я використовував лопаті, вирізані з пластикових пляшок:
довжина сегмента - 18 см;
висота сегмента - 5 см;
довжина хорди сегмента - 7 см;
відстань від початку сегмента до центру осі обертання - 3 см.
Проблемою виявилася міцність власників лопатей. Спочатку я використовував перфоровані алюмінієві планки від радянського дитячого конструктора товщиною 1 мм. Через кілька діб експлуатації сильні пориви вітру призвели до зламу планок (1). Після цієї невдачі я вирішив вирізати власники лопатей з фольгованого текстоліту (2) товщиною 1,8 мм:
Міцність текстоліту на вигин перпендикулярно пластині становить 204 МПа і порівняємо з міцністю на вигин алюмінію - 275 МПа. Але модуль пружності алюмінію $ E $ (70000 МПа) набагато більше, ніж у текстоліту (10000 МПа), тобто тексоліт набагато еластичнішою алюмінію. Це, на мою думку, з урахуванням більшої товщини текстолітових власників, забезпечить набагато більшу надійність кріплення лопатей вітрогенератора.
Вітрогенератор змонтований на щоглі:
Дослідна експлуатація нового варіанту вітрогенератора показала його надійність навіть при сильних поривах вітру.
Недоліком турбіни Савоніуса є невисока ефективність - тільки близько 15% енергії вітру перетворюється в енергію обертання валу (це набагато менше, ніж може бути досягнуто з вітротурбін Дарині (Англ. Darrieus wind turbine)), Що використовує підйомну силу (англ. lift). Цей вид вітротурбіни був винайдений французьким авіаконструктором Жоржем Дарині (Georges Jean Marie Darrieus) - патент США від 1931 року № 1,835,018 .
Недоліком турбіни Дарині є те, що у неї дуже поганий самозапуск (для вироблення крутного моменту від вітру турбіни вже повинна бути розкручена).
Перетворення електроенергії, вироблюваної кроковим двигуном
Висновки крокової двигуна можуть бути підключені до двох мостових випрямлячів, зібраних з діодів Шотткі для зниження падіння напруги на діодах.
Можна застосувати популярні діоди Шотткі 1N5817 з максимальним зворотною напругою 20 В, 1N5819 - 40 В і максимальним прямим середнім випрямленою струмом 1 А. Я з'єднав виходи випрямлячів послідовно з метою збільшення вихідної напруги.
Також можна використовувати два випрямляча з середньою точкою. Такий випрямляч вимагає в два рази менше діодів, але при цьому і вихідна напруга знижується в два рази.
Потім пульсує напруга згладжується за допомогою ємнісного фільтра - конденсатора 1000 мкФ на 25 В. Для захисту від підвищеного напруги, що генерується паралельно конденсатору включений стабілітрон на 25 В.
схема мого вітрогенератора
електронний блок мого вітрогенератора
У вітряну погоду напруга холостого ходу на виході електронного блоку вітрогенератора досягає 10 В, а струм короткого замикання - 10 мА.
ПІДКЛЮЧЕННЯ ДО JOULE THIEF
Потім згладжені напруга з конденсатора може подаватися на Joule Thief - низьковольтний DC-DC перетворювач. Я зібрав такий перетворювач на базі германієвого pnp-транзістора ГТ308В ( VT) І імпульсного трансформатора МІТ-4В (котушка L1 - висновки 2-3, L2 - висновки 5-6):
Значення опору резистора R підбирається експериментально (в залежності від типу транзистора) - доцільно використовувати змінний резистор на 4,7 кОм і поступово зменшувати його опір, домагаючись стабільної роботи перетворювача.
мій перетворювач Joule Thief
ЗАРЯД іоністорів (суперконденсаторів)
Іоністор (суперконденсатор, англ. supercapacitor) Являє собою гібрид конденсатора і хімічного джерела струму.
іоністор - неполярний елемент, але один з висновків може бути позначений "стрілкою" - для позначення полярності залишкового напруги після його зарядки на заводі-виробнику.
Для початкових досліджень я використовував іоністор 5R5D11F22H ємністю 0,22 Ф на напругу 5,5 В (діаметр 11,5 мм, висота 3,5 мм):
Я підключив його через діод до виходу Joule Thief через германієвий діод Д310.
Для обмеження максимальної напруги зарядки іоністори можна використовувати стабілітрон або ланцюжок світлодіодів - я використовую ланцюжок з двох червоних світлодіодів:
Для запобігання розряду вже зарядженого іоністори через обмежувальні світлодіоди HL1 і HL2 я додав ще один діод - VD2.
Мій саморобний вітрогенератор на шаговом двигуні, Мої захоплюючі і небезпечні експерименти
Мій саморобний вітрогенератор на шаговом двигуні Проїжджаючи на велосипеді повз дачних ділянок, я побачив що працює вітрогенератор. Великі лопаті повільно, але вірно оберталися, флюгер
Кроковий двигун в якості генератора?
Валявся у мене кроковий двигун і, вирішив я його спробувати використовувати в якості генератора. Двигун був знятий зі старого матричного принтера, написи на ньому такі: EPM-142 EPM-4260 7410. Двигун попався уніполярний, це означає що у цього двигуна 2 обмотки з відведенням від середини, опір обмоток склало 2х6ом.
Для тесту потрібен інший двигун, щоб розкрутити кроковий. Конструкція і кріплення двигунів показані на малюнках нижче:
Плавно запускаємо двигун, щоб гумка не злетіла. Треба сказати що на високих оборотах вона все ж злітає, з цього напруга вище 6 вольт не здіймав.
Підключаємо вольтметр і починаємо тестувати, для початку міряємо напругу. 
Думаю нічого пояснювати не потрібно і все зрозуміло по фотографії нижче. Напруга склало 16 вольт, обороти розкручує двигуни не великі, думаю якщо сильніше розкрутити то, можна і все 20 вольт вичавити.
Виставляємо напруга трохи менше 5 вольт, так, щоб кроковий двигун після моста видавав близько 12 вольт.
Світить! Напруга при цьому з 12 вольт просіло до 8 і двигун почав крутити трохи повільніше. Струм КЗ без світлодіодної стрічки склав 0.08А - нагадаю, що розкручує двигун працював НЕ на повну потужність, і не забуваємо про другу обмотку крокового двигуна, просто паралель їх не можна, а збирати схему мені не хотілося.
Думаю, з крокової двигуна можна виготовити непоганий генератор, причепити його на велосипед, або зробити на його основі вітрогенератор.
Кроковий двигун в якості генератора? Меандр - цікава електроніка
Кроковий двигун в якості генератора? Валявся у мене кроковий двигун і, вирішив я його спробувати використовувати в якості генератора. Двигун був знятий зі старого матричного принтера, написи
Зазвичай дме легенький вітерець але мій міні ветрячёк періодично розкручується до дуже великих обертів, гвинт обертається з такою швидкістю, що його практично не видно, правда при таких оборотах доноситься ледь чутне рокатаніе лопатей. Зараз цей ветрячёк підтримує в робочому стані старенький, але робочий акумулятор, щоб той не розряджався. Максимальна потужність ветрячка всього до 100мА, можливо він може видати і більше, але у нас зазвичай дме невеликий вітер, і заміряв на звичайному вітерці.
Конструкцію подібних ветрячков підглянув на одному заморському сайті і вирішив повторити, так і народився цей малюк. Як генератор використовував кроковий моторчик від давно неробочого і пилівшегося у мене струменевого принтера. Розібравши його викрутив маторчік. Далі подивився, покрутив, покрутив руками, поміряв скільки дає, давав дуже мало, але вольти піднімалися вище 12-ти, а значить він теоретично міг заряджати акумулятор.
Далі з транзистора зробив кріплення для лопатей. Транзистор просвердлив по діаметру вала на якому зграя зубчаста насадка, в загальному під її розміри. Одягнув на вал транзистор, капнув клею і покрутив переконавшись що все рівно. Потім остаточно зафіксував з помощ'ю епоксидки. Розвів трохи і залив отвір транзистора, додатково захистив моторчик від негоди замазавши дірочки в моторчик. Нижче фотографія цього генератора.
Далі з відрізка ПВХ труби, діаметром 110мм, вирізав лопаті, на трубі намалював заготовку, яку вирізав відрізною машинкою. Розміри взяв приблизні ширина вийшла 9см, а розмах гвинта 48см. Просвердлив отвори і прикрутив гвинт до моторчика-генератору з помощ'ю маленьких болтів.
За основу використовував відрізок 55-тій ПВХ труби, далі вирізав хвіст з фанерки, і додав шматочок від 110-той.Моторчік вклеїв всередині труби. Після складання вийшла ось така вітроелектростанція. Відразу зібрав випрямітель.Так як цей мотор не хотів давати багато вольт на малих обертах, то зібрав за схемою подвоєння і включив послідовно.
Діоди взяв HER307, конденсатори - 3300мкф
Схему укутав в поліетилен і вставив в трубу випрямляч, потім мотор і прив'язав його дротом крізь просвердлені дірочки, простір замазав силіконом. Так-же силіконом потім замазав все дирдочкі зверху, а знизу просвердлив один отвір на всякий випадок, щоб якщо що вода стекла, і випаровувався конденсат.
Хвіст закріпив наскрізь болтом, напівкруглий хвіст вставив і прив'язав дротом, він і так міцно тримається. Знайшов центр ваги, просвердлив (діам. 9мм.) Ще просвердлив діам. 6мм два болта М10, наскрізь, під вісь. (Болти М10 тут служать «підшипником» осі) увернула зверху і знизу болти М10 в трубу, змастив довгий болт М6 солідолом і все скрутив, вийшло досить жорстко. Болт-вісь (М6) прикрутив до куточка, а його до палиці. Зверху на болт М10 одягнув на силіконі пробку, тепер вісь води не боїться. Все вітрогенератор виготовлений.
Для щогли взяв кілька брусків. які скрутив саморізами, закріпив вітряк і підняв на вітер. Підключив до акумулятора, зарядка йде, але дуже слабенька, підтримує акумулятор від природного розряду. Так як верячок крутитися, то залишився задоволений, принаймні знатиму звідки вітер дует.Етот варіант - як сказано на тому сайті - little weekend project, тобто маленький проект для вихідних, для задоволення що-нить поколупати, тим більше я не витратив ні копійки ... клей не береться до уваги. Так по ідеї може пару маленьких світлодіодів запалити, або мобільний телефон за пару діб зарядити, але швидше за все такий слабкий струм телефон прийме за поганий контакт і відключить, написавши на дисплеї погане з'єднання.
У майбутньому якщо буде час і бажання може зроблю на освітлення двору, ось тільки другий такий-же зберу і акумулятор невеликої поставлю, або кілька акумуляторних батарей. Для цього залишився ще один кроковий, тільки цей видає під 2х20вольт від прокручування рукою, але струм маленький. А другий - на щітках, відразу постоянка. Від руки 10 вольт, КЗ - 0,5 Ампера. А ще все-таки буду мучити автогенератор, ось тільки магніти дочекаюся.
З кожним роком люди ведуть пошуки альтернативних джерел. Саморобна електростанція зі старого автомобільного генератора буде до речі в віддалених ділянках, де немає підключення до загальної мережі. Вона зможе вільно заряджати акумуляторні батареї, А також забезпечить роботу декількох побутових приладів і освітлення. Куди використовувати енергію, що буде вироблятися вирішуєте ви, а також зібрати його своїми руками або придбати у виробників, яких на ринку більш ніж достатньо. У цій статті ми допоможемо вам розібратися зі схемою складання вітрогенератора своїми руками з тих матеріалів які завжди є у будь-якого господаря.
Розглянемо принцип роботи вітрові електростанції. Під швидким вітровим потоком активується ротор і гвинти, після в рух приходить основний вал, що обертає редуктор, а потім відбувається генерація. На виході ми отримуємо електрику. Отже, чим вище швидкість обертання механізму, тим більше продуктивності. Відповідно, при розташуванні конструкцій враховуйте місцевість, рельєф, знати ділянки територій, де велика швидкість вихору.
Інструкція збірки з автомобільного генератора
Для цього вам буде потрібно заздалегідь приготувати все комплектуючі. самим важливим елементом є генератор. Найкраще брати тракторний або автобусний, він здатний виробити набагато більше енергії. Але якщо такої можливості немає, то найімовірніше варто обійтися і більш слабкими агрегатами. Для збірки апарату вам знадобиться:
вольтметр
реле акумуляторної зарядки
сталь для виготовлення лопатей
12 вольта акумулятор
коробка для проводів
4 болта з гайками та шайбами
хомути для кріплення
Збірка пристрою для будинку на 220в
Коли ж усе готово переходите до складання. Кожен з варіантів може мати додаткові деталі, але вони чітко обумовлюються безпосередньо в керівництві.
Насамперед зберіть вітряне колесо - головний елемент конструкції, адже саме ця деталь буде перетворювати енергію вітру в механічну. Найкраще, щоб у нього було 4 лопаті. Запам'ятайте, що чим менше їх кількість, тим більше механічної вібрації і тим складніше буде його збалансувати. Роблять їх з листової сталі або залізної бочки. Форму вони повинні носити не таку, як ви бачили в старих млинах, а нагадують крильчасті тип. У них аеродинамічний опір набагато нижче, а ефективність вище. Після того як ви за допомогою болгарки, виріже вітряк з лопатями діаметром 1.2-1.8 метра, його разом з ротором потрібно прикріпити з віссю генератора, просвердливши отвори і з'єднавши болтами.
Збірка електричної схеми
Закріплюємо дроти і підключаємо їх безпосередньо до акумулятора і перетворювача напруги. Потрібно використовувати всі, що в школі на уроках фізики вас вчили майструвати при складанні електричної схеми. Перед початком розробки подумайте, які кВт вам потрібні. Важливо відзначити, що без подальшої переробки та перемотування статора зовсім не придатні, робочі обороти складають 1,2 тис-6 тис. Об / м, а цього недостатньо для виробництва енергії. Саме з цієї причини потрібно позбавиться від котушки збудження. Щоб підняти рівень напруги, перемотайте статор тонким дротом. Як правило, в результаті потужність буде при 10 м / с 150-300 ват. Після складання ротор добре буде магнітитися, ніби до нього підключили харчування.
Роторні саморобні вітрогенератори дуже надійні в роботі і економічно вигідні, єдиним їх недосконалістю є страх сильних поривів вітру. Принцип роботи має простий - вихор через лопаті змушує механізм крутитися. В процесі цих інтенсивних обертань виробляється енергія, необхідного вам напруги. Така електростанція - це дуже вдалий спосіб забезпечити електрикою невелике будинок, звичайно, щоб викачувати воду зі свердловини його потужності буде недостатньо, але подивитися телевізор або включити світло у всіх приміщеннях з його допомогою можливо.
З домашнього вентилятора
Сам вентилятор може бути в неробочому стані, але з нього потрібно всього кілька деталей - це стійка і сам гвинт. Для конструкції знадобитися невеликий кроковий двигун спаяний доданими містком для того, щоб він видавав постійна напруга, пляшечка від шампуню, пластикова водопровідна трубка довжиною приблизно 50 см, заглушка для неї і кришка від пластикового відра.
На верстаті роблять втулку і фіксують в роз'ємі від крил розібраного вентилятора. У цю втулку буде кріпитися генератор. Після закріплення, потрібно зайнятися виготовленням корпусу. Зрізають за допомогою верстата або в ручному режимі дно від пляшки шампуню. Під час відрізання, потрібно також залишити отвір на 10, щоб в нього вставити вісь, виточену з алюмінієвого прута. Прикріплюють її за допомогою болта і гайки до пляшки. Після того як була виконана припаює всіх проводів, в корпусі пляшечки проробляють ще один отвір для виведення цих самих проводів. Простягаємо їх і закріплюємо в пляшечці зверху на генераторі. За формою вони повинні збігатися і корпус пляшки повинен надійно приховувати всі його частини.
Хвостовик для нашого пристрою
Щоб в майбутньому він вловлював потоки вітру з різних сторін, зберіть хвостовик, використавши заздалегідь підготовлену трубку. Хвостова частина буде кріпитися за допомогою відкручувати кришки від шампуню. У ній теж роблять отвір і, попередньо вдягнувши на один кінець трубки заглушку, простягають її і закріплюють до основного корпусу пляшки. З іншого боку, трубку пропілівают ножівкою і вирізують ножицями з кришки пластикового відра крило хвостової частини, воно повинно мати круглу форму. Все що вам потрібно, це просто обрізати краю відра, якими воно прикріплялося до основної ємності.
На задню панель підставки прикріплюємо USB вихід і складаємо всі отримані деталі в одну. Кріпити радіо або заряджати телефон можна буде через цей вмонтований USB порт. Звичайно, сильною потужністю він від побутового вентилятора не володіє, але все ж освітлення однієї лампочки може забезпечити.
Вітрогенератор своїми руками з крокової двигуна
Пристрій з крокової двигуна навіть при невеликій швидкості обертання виробляє близько 3 Вт. Напруга може підніматися вище 12 В, а це дозволяє заряджати невеликий акумулятор. Як генератор можна вставити кроковий двигун від принтера. У такому режимі у крокової двигуна виробляється змінний струм, а його без зусиль перетворити в постійний, використовуючи кілька доданих мостів і конденсатори. Схему ви можете зібрати власноруч. Стабілізатор встановлюють за мостами, в слідстві отримаємо постійне вихідна напруга. Щоб контролювати візуально напруга, можна встановити світлодіод. З метою зменшення втрати 220 В, для його випрямлення, застосовуються діоди Шотткі.
Лопаті будуть з труби ПВХ. Заготівлю малюють на трубі, а потім вирізують відрізним диском. Розмах гвинта повинен становити близько 50 см, а ширина - 10 см. Потрібно виточити втулку з фланцем під розмір вала ШД. Вона насаджується на вал двигуна і кріпиться за допомогою гвинтів, безпосередньо до фланців будуть кріпитися пластикові "гвинти". Також проведіть балансування - від кінців крил відрізаються шматочки пластику, кут нахилу змінити за допомогою нагрівання і вигину. У сам пристрій вставляють шматок труби, до якого його теж прикріплюють болтами. Що стосується електричної плати, то її краще розмістити внизу, а до неї вивести харчування. З крокової двигуна виходять до 6 проводів, які відповідають двом котушок. Для них будуть потрібні токос'емноє кільця для передачі електроенергії від рухомої частини. Поєднавши всі деталі між собою переходимо до тестування конструкції, яка буде починати обертів при 1 м / с.
Вітряк з мотор-колесо і магнітів
Не кожен знає, що вітрогенератор з мотор-колеса можна зібрати своїми руками за короткий час, головне заздалегідь запастися потрібними матеріалами. Для нього найкраще підходить ротор Савоніуса, його можна придбати готовий або ж самостійно. Він складається з двох напівциліндричних лопатей і перекриття, з яких і виходять осі обертання ротора. Матеріал для їх вироби вибирайте самостійно: дерево, склотканина або пвх-трубу, що є найпростішим і оптимальним варіантом. Виготовляємо місце з'єднання деталей, на якому потрібно виконати отвори для кріплення відповідно до кількості лопатей. Буде потрібно сталевий поворотний механізм, щоб пристрій міг витримувати будь-яку погоду.
З феритових магнітів
Вітрогенератор на магнітах буде складно освоїти малодосвідчених майстрам, але все ж можна спробувати. Отже, повинні бути чотири полюса, в кожному буде знаходитися по два феритових магніту. Покривати їх будуть накладки з металу товщиною трохи менше міліметра для розподілу більш рівномірного потоку. Основних котушок повинно бути 6 штук, перемотані товстим проводом і повинні знаходитися через кожен магніт, займаючи простір, відповідне довжині поля. Кріплення схем обмотки може бути на ступиці від болгарки, в середину якої встановлений заздалегідь виточений болт.
Регулюється потік подачі енергії висотою закріплення статора над ротором, чим він вищий, тим менше залипання, відповідно потужність знижується. Для вітряка потрібно зварити опору-стійку, а на диску статора закріпити 4 великих лопаті, які ви можете вирізати зі старої металевої бочки або кришки від пластикового відра. при середньої швидкості обертання видає приблизно до 20 ват.
Конструкція вітряка на неодімових магнітах
Якщо ви хочете дізнатися про створення, потрібно зробити основою маточину автомобіля з дисками гальма, такий вибір цілком виправданий, адже вона потужна, надійна і добре збалансована. Після того як ви відчистите маточину від фарби і бруду, переходите до розстановці неодімових магнітів. Їх потрібно по 20 штук на диску, розмір повинен складати 25х8 міліметрів.
Магніти потрібно розміщувати, враховуючи чергування полюсів, перед склеюванням краще створити паперовий шаблон або прокреслити лінії, що ділять диск на сектора, щоб не переплутати полюса. Дуже важливо, щоб вони, стоять один навпроти одного, були з різними полюсами, тобто притягувалися. Клеять їх супер-клеєм. Підніміть бордюрчики по краях дисків, і в центрі намотайте скотч або заліпити пластиліном для недопущення розтікання. Щоб виріб працювало з максимальною віддачею, котушки статора слід розрахувати правильно. Збільшення кількості полюсів призводить до зростання частоти струму в котушках, завдяки цьому, пристрій навіть при низькій частоті обороту дає більшу потужність. Намотування котушок здійснюється більш товстими проводами, з метою зниження опору в них.
Коли основна частина готова, виготовляють лопаті, як в попередньому випадку і закріплюють їх до щогли, що може бути виготовлена \u200b\u200bзі звичайної пластикової труби з діаметром- 160 мм. Зрештою наш генератор, що працює на принципі магнітної левітації, з діаметром у півтора метра і шістьма крилами, в 8м / с, здатний забезпечити до 300 Вт.
Ціна розчарування або дорогий флюгер
Сьогодні існує безліч варіантів як зробити пристрій для перетворення енергії вітру, кожен спосіб по-своєму ефективний. Якщо ви ознайомлені з методикою виготовлення обладнання виробляє енергію, то буде неважливо на базі чого його робити, головне, щоб він відповідав задуманої схемою, і на виході давав хорошу потужність.
