Ветрогенератор из автомобильного генератора своими руками

Как сделать ветрогенератор из автомобильного генератора своими руками?

Ветрогенераторы на сегодняшний день являются одними из наиболее дешёвых источников альтернативной энергии. Они имеют меньшее распространение, чем солнечные батареи. Но, в случае последних, вырабатываемая электрическая энергия получается в несколько раз дороже. Поэтому ветряная установка в частном хозяйстве может оказаться весьма полезным и эффективным источником дополнительной электроэнергии.

Особенно он может быть выгоден, если Вы не станете покупать готовую установку, а сделайте его самостоятельно из автомобильного генератора. Самодельный ветряной генератор обойдётся значительно дешевле, чем фабричное изделие. В этом материале мы поговорим о том, как сделать ветрогенератор из автомобильного генератора своими руками.

Конструкция и принцип действия ветрогенератора

На сегодняшний день разработано много разнообразных ветрогенераторов и в сети можно найти различные чертежи изготовления.

В любой конструкции есть такие элементы, как:

• генератор
• лопасти
• аккумуляторная батарея
• мачта
• блок управления.

Необходимым элементом также является система управления и подачи электрической энергии в сеть. Перед установкой системы желательно изготовить схему монтажа.

Расположения оси в ветряных генераторах может быть горизонтальное и вертикальное.

Более распространено горизонтальное, которое обеспечивает в 2 раза больший КПД и меньшие затраты на установку. Вертикальные роторы из-за их массивной конструкции и большого веса приходится монтировать внизу. А внизу скорость ветра в несколько раз ниже, чем наверху. Поэтому сильно снижается КПД.

Ветряные установки с вертикальной осью обычно используются там, где требуется меньший шум, небольшая зависимость от ориентации ветра. Им требуется небольшая стартовая скорость, а также удобство эксплуатации.

Некоторые специалисты изготавливают специальные направляющие для барабанных ветрогенераторов вертикального типа. Это увеличивает производительность и исключает разнос от ветра. Естественно, что это усложняет конструкцию и увеличивает её стоимость.

Что касается лопастей, то их обычно бывает не больше 3.

Лопасти заводского изготовления могут менять углы поворота. Это позволяет настраивать скорость вращения и снизить шум. Ветрогенератор мощностью 1 кВт стоит минимум 70 тысяч рублей. Поэтому многие стремятся самостоятельно изготовить ветрогенератор из автомобильного генератора.

Мачта для установки оборудования может выполняться как с креплением на растяжках, так и без них. Конструкция может предусматривать возможность опускания для ремонта и профилактики.

Ветрогенератор из автогенератора в частном хозяйстве позволит обеспечить электроэнергией освещение территории, сигнализацию и другие подобные системы.

Важно помнить о том, что ветряные установки окупаются только в тех местах нашей планеты, где годовая скорость ветра 5 м/с и выше. Иначе срок окупаемости будет приближаться к сроку эксплуатации.

Доработка автомобильного генератора

Теперь о том, как сделать ветрогенератор из автомобильного генератора.

Для изготовления генератор ветряной установки, в принципе, подойдёт автомобильный генератор от любой машины. Конструкции автогенераторов приблизительно одинаковые на разных автомобилях.

• Переделка его в генератор для ветрогенератора сводится к перемотке провода статора.
• А также изготавливается ротор на базе неодимовых магнитов. Отверстия для крепления магнитов сверлятся в полюсах ротора.
• Затем магниты устанавливаются с чередованием полюсов.
• Пространство между магнитами заполняется эпоксидной смолой, а сам ротор обёртывается бумагой.

Подобным способом умельцы переделывают двигатели от стиральных машин под генератор ветряной установки. Такие варианты также встречаются в интернете, но там магниты закрепляют на роторе под углом. Это делается для того, чтобы не происходило магнитного залипания. При магнитном залипании вал становится сложно сдвинуться с места. Чтобы этого избежать, магниты приклеивают с небольшим перекосом. По этой же причине лопасти делаются максимально большего размера.

Некоторые советуют для уменьшения магнитного поля полностью перебрать статорные пластины.

• Сначала они разделяются, а затем выравниваются на наковальне.
• После этого проводится их сборка на оснастке, где пластины стягиваются струбцинами.

Специалисты советуют делать новую обмотку на зуб статора по катушке. Существуют также варианты с всыпной обмоткой. Намотка катушки производится по трехфазной схеме в одном направлении. Эффективность генератора повышается с увеличением числа витков.

Те, кто переделывал автомобильный генератор под ветряную станцию, говорят, что нужно ориентироваться на следующую цифру.

Если вы сделали 300 оборотов обмотки, то генератор должен выдавать примерно 30 вольт. Статор автомобильного генератора перематывается таким образом, что число витков увеличивается примерно в 7 раз, а их диаметр уменьшается. Это делается для того, чтобы увеличить выработку электрической энергии на малых оборотах. Ведь в автомобиле вращение происходит гораздо большей скоростью, нежели ветер будет вращать лопасти.

Чаще всего для изготовления ветряной установки подобного плана умельцы используют автомобильные генераторы с тракторов, грузовиков или мощных легковых автомобилей.

Лопасти являются одной из ключевых частей ветрогенератора. Работа остальных узлов во многом зависит от конструкции лопастей. Когда изготавливается самодельный ветрогенератор из автомобильного генератора, умельцы используют самые разные материалы. Это может быть простая канализационная труба из пластика. Такой материал мало весит, легко обрабатывается, устойчив к воздействию окружающей среды и стоит недорого.

Диаметр лопасти из трубы и её длина соотносятся, как 1 к 5.

• То есть, при изготовлении двухметровой лопасти, следует брать трубу диаметром 40 см.
• При этом отрезается кусок трубы нужной длины, а затем она разрезается вдоль на 4 части.
• Из одного куска можно изготовить шаблон, по которому вы вырежете все остальные лопасти.
• После изготовления лопастей, нужно убрать все заусенцы на срезах.
• Затем лопасти фиксируются на алюминиевом диске, который имеет для крепления специальные полосы.
• И уже этот диск крепится к генератору, который будет вырабатывать электрический ток.

После того как лопасти будут установлены, нужно сделать проверку точности вращения. Лопасти обязательно должны вращаться в одной плоскости. Перекоса быть не должно, а допустимая погрешность составляет 2 мм.

В качестве мачты самодельный ветрогенератор из автомобильного генератора может иметь самые разные конструкции и материалы. Те, кто изготавливает ветряную станцию своими руками, часто используют в качестве мачты использованные водопроводные трубы. При этом стоит учесть, что длина трубы должна быть не менее 7 метров, а её диаметр примерно 3 дюйма. Если рядом с местом установки ветряной станции имеются жилые помещения, то высоту мачты следует увеличить.

Чтобы гарантировать эффективную работу ветрогенератора, его лопасти должны быть подняты выше всех окружающих препятствий, как минимум на 1 метр. Мачта устанавливается на растяжки, а её основание и места закрепления растяжек заливаются бетоном. Растяжки представляют собой оцинкованный трос и хомуты с болтами. Диаметр троса для растяжек следует брать не менее 6 мм. Поскольку вся конструкция получается довольно тяжёлой, может понадобиться какой-нибудь подъёмник для установки её на высоте.

Сборка и установка ветрогенератора

• Установку ветрогенератора следует выполнять на удалении от жилых домов и прочих сооружений.
• Расстояние должно быть как минимум 20 метров, а, вообще, чем больше, тем лучше. Лучше всего устанавливать ветряную станцию на открытом пространстве или на холмах, где ветер значительно сильнее.
• При установке следует учесть плотность грунта. От этого будет определяться длина клиньев, которые будут местами крепления растяжек самой мачты.
• Если почва в районе установке мягкая, то потребуются клинья большего диаметра и длины. Таких клиньев для крепления растяжек должно быть как минимум три, а ещё лучше 4.

Способы обустройства растяжек выбирают в зависимости от высоты мачты. Сама мачта ветрогенератора ставится в грунт на глубину полметра или ниже. Основание мачты и клинья, к которым крепятся растяжки, бетонируются. Если этого не сделать, то почва может стать рыхлой после дождя, что приведёт к ослаблению растяжек.

Если конструкция мачты не подразумевает её опускание вниз, тогда следует предусмотреть какой-либо подъёмник. Он потребуется для того, чтобы подниматься к основным рабочим элементам ветрогенератора для их обслуживания. Это может быть какая-либо лестница, ступеньки и так далее. Такое средство для подъёма должно быть приварено к мачте, чтобы удобнее было подниматься.

К тому же на высоте ветер значительно сильнее, чем у поверхности земли. Поэтому лучше сделать какую-то площадку для большего удобства при обслуживании ветрогенератора.

Генератор для ветряка из автогенератора

Генератор является таким же основным элементом ветряка, как и крыльчатка. Если лопасти рабочего колеса преобразуют энергию ветра во вращательное движение, то генератор вращение превращает в электроэнергию. Его конструкция и возможности определяют:

• производительность и мощность установки
• способность работы на слабых потоках ветра.

При изготовлении ветряков вопрос об использовании самодельного или готового генератора встает практически всегда.

Чаще всего к решению подходят комбинированным способом — используют готовый автомобильный генератор, иногда без конструктивных изменений, но чаще всего — с некоторыми доработками, повышающими чувствительность или выходную мощность.

Автомобильные генераторы представляют собой готовые устройства, созданные для выработки электрического тока заданного напряжения. Оно постоянно на выходе, что обеспечивает стабилизатор (регулятор) напряжения, удерживающий значения в узких рамках. Единственная особенность, требующая вмешательства, это режим работы — автомобильные генераторы приводятся от двигателя и работают на больших скоростях.

Причем, скорость вращения двигателя автомобиля не постоянна, она меняется на протяжении всего времени работы в значительных пределах — от 800 об/мин до 6000 об/мин, а иногда и больше. Кроме того, автомобильный генератор имеет предел по силе тока, превысить который устройство не сможет ни при каких обстоятельствах.

КПД автогенераторов не превышает 60%, что объясняется наличием потерь в конструкционных узлах, расходом энергии на токи Фуко. Чем выше общая мощность устройства, тем выше его КПД. Производится переменный ток, который преобразуется в постоянный при помощи диодного выпрямителя.

Как сделать своими руками?

Изготовление генератора своими руками требует четкого знания принципа работы устройства, обладания навыками, материалами и необходимыми инструментами. Для ускорения процесса и получения более качественного результата надо использовать готовое устройство, нуждающееся в небольших вмешательствах в конструкцию. Это поможет сэкономить время, усилия и получить устройство с заранее известными параметрами.

Обычным изменением, которое приходится вносить в конструкцию генератора, является установка постоянных неодимовых магнитов вместо обмотки возбуждения. Этот вариант создает возможность самовозбуждения и повышает производительность генератора, но нередко создает эффект залипания, затрудняющий старт вращения ротора.

Также часто изменяют число витков обмотки, индуцирующей ток. Таким образом повышается чувствительность устройства, создается возможность генерации тока на низких скоростях вращения. Примечательно, что все переделки производятся достаточно просто и не требуют глубокого вмешательства в конструкцию. Меняется количество витков и толщина провода обмотки.

Тихоходный генератор

Наиболее предпочтительна конструкция генератора, способного производить ток при малых оборотах. Скорость ветра в регионах России в большинстве средняя и низкая, создать номинальную скорость вращения для автомобильного генератора чрезвычайно сложно. Потребуется установка повышающего редуктора, который будет существенно уменьшать чувствительность.

Применение магнето вызывает немало споров, хотя причиной для них становится неподготовленность. Конструкция магнето позволяет создать производительный и относительно тихоходный генератор, требуется лишь изменить параметры трансформатора на соответствующие режиму вращения имеющегося ветряка.

Изготовление быстроходных крыльчаток возможно при наличии естественных условий — наличие достаточно сильных и ровных ветров в регионе. Такое имеется не везде, в большинстве районов ветра слабые и имеют эпизодический характер.

Ветрогенератор из тракторного генератора Г-700

Тракторный генератор Г-700 имеет следующие номинальные параметры:

Ротор ветряка не сможет обеспечить такую частоту вращения, поэтому потребуется перемотать обмотку статора для того, чтобы обеспечить нужную производительность при низкой скорости вращения. Для этого надо использовать более тонкий провод, чтобы увеличить число витков в катушках. Обычно используется провод толщиной 0,8 мм, число витков делается максимальным, сколько сможет вместить корпус статора. Обычно делается не менее 80 витков.

Катушка возбуждения также подлежит доработке. Обмотка перематывается таким же проводом, добавляется до 250 витков. В результате получается устройство практически с исходными параметрами, но способное работать на низких скоростях вращения.

После доработки генератор устанавливается на ротор ветряка, испытывается на производительность и чувствительность в рабочем режиме. При необходимости параметры обмоток могут быть изменены, оптимальный режим находится опытным путем на основании эксплуатационных показателей.

Ветряк из автогенератора от бычка

Неплохие результаты показывает автомобильный генератор от грузовика «Бычок». Понадобится перемотать обмотку статора проводом 0,6 мм (получено опытным путем), для трехфазной обмотки понадобится около 90 витков на каждую катушку, всего 18 шт.

Ротор генератора подлежит некоторой доработке — на токарном станке стачивается толщина (диаметр) для того, чтобы получить пространство под неодимовые магниты. Исследования показывают, что наилучший результат достигается при большом числе магнитов.

При этом, необходимо избегать сильного залипания, что можно регулировать увеличением расстояния от магнитов до сердечников статора. Имеется возможность добиться минимального залипания при максимальном выходном напряжении, что потребует некоторых затрат времени, по поможет получить оптимальных результатов.

Подготовленный генератор устанавливается на ветряк, присоединяется к крыльчатке и тестируется на практике.

Инструкция по сбору и установке

После перемотки или установки неодимовых магнитов генератор собирается обычным образом.

• Гайки на соединительных элементах надежно затягивают, исключая возможность расшатывания собранной конструкции.
• Провода качественно изолируют, по возможности помещают в гофрированную трубу.
• Снаружи корпус генератора неплохо защитить корпусом, в качестве которого можно использовать отрезок полипропиленовой трубы с заглушками, в которых проделаны соответствующие отверстия.

Монтаж устройства к ветряку производится согласно выбранной конструкции. Поскольку оптимальным способом является непосредственная установка крыльчатки на вал генератора, следует заранее предусмотреть способ крепления и изоляции от атмосферной влаги. В идеале вращающиеся части должны быть надежно закрыты от доступа внешнего воздуха, что предотвратит появление коррозии, обледенение, появление пылевых наносов.

Оптимальным способом монтажа принято считать фиксацию на опорной штанге при помощи хомутов. Такой вариант не нуждается в использовании крепежных болтов, опасных из-за возможности появления ржавчины и сложностей при ремонте. Проблемы, возникшие с хомутами, решить намного проще – их всегда можно срезать и заменить новыми.

Иногда приходится использовать соединительную муфту. Она устанавливается как переходный элемент с вала ротора ветряка на вал генератора, установленных соосно. Требуется точное соблюдение размеров и прочность крепления муфты, иначе передача вращения прекратится или будет происходить с большими потерями.

О самодельных ветряках для дома

Особый интерес к ветряной энергии проявляется на уровне бытовой сферы. Это понятно, если краем глаза взглянуть на очередной счёт за потреблённую энергию. Поэтому разного рода умельцы активизируются, используя все возможности получения электричества недорого.

Одна из таких возможностей, вполне реальная, тесно связана с ветряком из автомобильного генератора. Уже готовый прибор – автомобильный генератор – достаточно лишь оснастить правильно сделанными лопастями , чтобы иметь возможность снимать с клемм генератора какое-то значение электрической энергии.

Правда эффективно работать он будет лишь при условии наличия ветреной погоды.

Пример из практики бытового применения ветряных генераторов. Удачно разработанная и вполне эффективная практическая конструкция ветряка. Установлен трёхлопастной винт, что редкость для бытовых аппаратов

Использование фактически любого автомобильного генератора приемлемо для конструирования ветряка. Но подобрать для дела обычно стараются модель мощную, способную выдавать большие токи. Здесь на пике популярности конструкции генераторов от грузовых автомобилей, крупных пассажирских автобусов, тракторов и т.п.

Конструкция винта на две или три лопасти считается наиболее оптимальной для классического ветряного генератора. Но бытовой проект зачастую далёк от инженерной классики. Поэтому чаще всего на домашнюю конструкцию стараются подобрать уже готовые винты.

Крыльчатка от вентилятора легкового автомобиля, которая будет использована в качестве винта ветряной домашней установки. Лёгкость и большая полезная площадь для воздушной силы позволяют применять такие варианты

Технология сборки ветрогенератора

Оптимальной основой для генератора домашнего ветряка видится модель АТ-700, взятая от трактора серии ДТ. Правда этот тракторный генератор в его изначальном виде рассчитан на частоту вращения ротора до 6000 об/мин. Под конструкцию домашнего ветряка такой параметр явно чрезмерный.

 

Тракторный генератор АТ-700. Многочисленные проекты в бытовой сфере разрабатывались на базе именно этого устройства, обладающего высокой отдачей по току. Но требуется небольшая модернизация

Если прибор дополнить редуктором, вес общего модуля увеличится вдвое. А это важный параметр для конструкции ветряка. Вес всегда стремятся уменьшить.

Шаг 1. Винт ветряной электростанции

Материалом для изготовления лопастей винта служит поливная алюминиевая труба (d = 200 мм) длиной 0,7 – 1,0 м. Изначально её разрезают вдоль на четыре отрезка, а затем из двух или трёх полученных частей вырезают лопасти требуемой формы.

Так как алюминий – материал, хорошо поддающийся обработке, вырезать из куска трубы нужную форму лопасти не проблема. Главное – правильно рассчитать и нарисовать шаблон.

Изготовленные лопасти будущего винта необходимо как-то скрепить и насадить на вал генератора. Эта работа более сложная, требует точного баланса и особенно при выполнении трехлопастной конструкции. Есть масса вариантов изготовления диска винта. Один из них – создание этой детали из алюминиевых пластин.

Потребуется рассчитать диаметр диска винта с учётом метровой длины лопастей. Для размаха крыла в 2 метра, расчётный диаметр диска может составлять 150-200 мм. На основании рассчитанного диаметра из листового алюминия вырезается необходимое количество круглых пластин (6-7 шт.).

Пример изготовления винта ветряного генератора из двухсотмиллиметровой алюминиевой трубы, применяемой на сельскохозяйственных полях для полива урожая.

Получается лёгкая и эффективная конструкция

• Вырезанные круглые пластины накладывают друг на друга, выравнивают по кромкам и скрепляют. Для скрепления лучше всего использовать качественный эпоксидный клей. Но не исключены также иные методы крепежа.
• На готовом склеенном диске необходимо в центральной точке разметить и просверлить отверстие под крепление на валу генератора.
• Отверстие доработать шпоночным пазом под размер шпонки, установленной на валу ротора генератора.

Приготовленный таким способом пропеллерный диск размечают под крепление лопастей. По намеченным линиям сверлят отверстия для болтов крепления кронштейнов. Эти детали тоже делаются алюминиевыми с подбором по толщине, достаточной для компенсации передаваемых усилий.

Останется приложить изготовленные ранее лопасти к диску в намеченных точках соединения, сбалансировать их на ровной поверхности и закрепить болтами.

Шаг 2. Изготовление мачты из трубы

Тракторный генератор АТ-700, оснащённый самодельным винтом, уже представляет собой реальный ветряк. С целью получения максимального эффекта от конструкции, её желательно поднять метров на 5-7 и к тому же обеспечить круговое перемещение на 360°.

Поэтому флюгер-ветряк ставят на мачту, которую проще всего изготовить на базе металлической трубы.

Установленная мачта из металлической трубы диаметром 50 мм с ветряным генератором наверху. Для обеспечения устойчивости мачты применяются растяжки из металлического троса

Мачта высотой 5-7 метров, оснащённая наверху ветрогенератором, будет испытывать значительные нагрузки. Соответственно диаметр металлической трубы нужен достаточно большой — не менее 50 мм по наружному размеру.

Крепление мачты выполняется за счёт четырёх тросовых растяжек, закреплённых сверху ближе к ветряку и растянутых в противовес друг другу.

Под верхний обрез трубы-мачты, во внутреннюю область, запрессовывается пара подходящих подшипников или крепится каким-то иным способом. Это будет опорный крутящийся блок, куда встанет флюгер с генератором и винтом. Остаётся сделать сам флюгер и установить на него всё необходимое оборудование.

Шаг 3. Как сделать алюминиевый флюгер

Флюгерную конструкцию, на одном конце которой место под автомобильный генератор с винтом, а на другом — место под «хвостовик», рекомендуется делать из лёгкого прочного материала.

Например, алюминиевая труба прямоугольного профиля подошла бы под основание в самый раз. В качестве крепежа генератора к профильной трубе удобнее применить хомуты из мягкой металлической ленты (лучше нержавеющей).

Пример возможного крепления корпуса генератора на профильной трубе флюгера. Здесь используется металлическая рама с передним и задним кронштейнами под болтовое соединение

Хвост флюгера можно соорудить из того же алюминиевого листа и закрепить его к профильной трубе уголками. В точке центра тяжести, на профильной трубе, необходимо укрепить металлический штырь из нержавейки.

Эта деталь – в виде длинного болта (250-300 мм), диаметром около 30 мм (рассчитывается), проходит поперёк сквозь тело профильной алюминиевой трубы и закрепляется снизу гайкой. Поверх гайки ставится контргайка.

Диаметр резьбы болта должен быть чуть меньше внутреннего диаметра колец подшипников, запрессованных в трубе-мачте. В центре болта, по его оси, просверливается отверстие 7-10 мм. Сквозь это отверстие будет пропускаться электрический кабель от генератора и по трубе уходить вниз к месту подключения.

Шаг 4. Установка и подключение ветрогенератора

После всех описанных приготовлений (обязательно в условиях безветренной погоды) приступают к установке.

На этом конструирование ветрового генератора можно считать завершённым. Однако есть ещё масса отдельных деталей процесса, с которыми придётся столкнуться в период применения устройства.

Структурная схема полноценной ветряной установки: 1 – ветряк, 2 – конвертер заряда АКБ; 3 – аккумулятор автомобильный; 4 – инвертор 24/220; 5,6 – выходы напряжений 220В и 24В

Эти детали связаны уже с автоматикой, регулирующей накопление и распределение энергии. Такие устройства как контроллер заряда, инвертор тока и прочие, являются обязательными компонентами ветровых генераторов.

Разбор ошибок конструирования

Сборка ветрогенератора в бытовых условиях собственными руками – дело, конечно же, не безошибочное. Даже в конструкциях промышленных ветряков инженерами допускаются ошибки. Но на ошибках учатся, о чём подтверждают вполне состоявшиеся бытовые конструкции.

Итак, среди ошибок при устройстве бытовых ветряных генераторов часто фигурирует такая деталь, как отсутствие в конструкции генератора модуля торможения.

Стандартное исполнение таких приборов (автомобильных или тракторных) такой детали не предусматривает. Значит, генератор необходимо дорабатывать.

Однако не каждому «конструктору» хочется заниматься этим тонким делом. Многие игнорируют эту деталь, надеясь на «авось». Как результат – при сильном ветре винт раскручивается до неимоверно высоких скоростей. Подшипники генератора не выдерживают, разбивают посадочные места алюминиевых крышек. Происходит клин ротора.

Разрушенный ветрогенератор по причине недоработок в конструкции. Ошибки конструирования и монтажа подобных конструкций приводят к тяжёлым последствиям

К этой же теме относится недоработка, связанная с отсутствием ограничителя поворота флюгера. Нередко этот компонент попросту забывают установить и вспоминают только тогда, когда потоки ветра начинают раскручивать «петушка» вокруг своей оси, как юлу в передаче «Что? Где? Когда?». Результат плачевный.

Минимум ущерба  – перекручивание и обрыв электрического кабеля, а в тяжёлых случаях – разнос всей конструкции.

Другая примечательная ошибка сборки – неправильный расчёт точки центра тяжести на основании флюгера. В этом случае устройство какое-то время может функционировать нормально. Но со временем образуется перекос на подшипниковом узле, свобода вращения ограничивается, эффективность конструкции по отдаче энергии резко снижается.

Нередко током, полученным от генератора, пытаются напрямую питать аккумуляторную батарею. Совсем скоро начинают удивляться – почему аккумулятор не держит заряд или обнаруживают пробой 2-3 банок.

Это банальная и естественная ошибка, так как в любом случае заряд АКБ должен проходить в условиях определённых токов и напряжений. Здесь нужен контроль этого процесса.

Интерес к ветрогенераторам не снижается. Напротив, этот вариант добычи электрической энергии всё чаще рассматривается на уровне владельцев загородной недвижимостью.

Из чего можно сделать?

Основной элемент любой модели ветряной электростанции – мотор-генератор. Он работает как мотор – постоянный или переменный ток заставляет крутиться ротор (а с ним и вал) установки. Работа наоборот – в качестве генератора – также возможна.

Среди двигателей, использующихся и как генераторы, различают:

• коллекторно-щёточные
• бесколлекторные асинхронные
• шаговые.

Именно эти три типа моторов пользуются популярностью у любителей, собирающих ветроустановки своими руками.

В коллекторном двигателе обмотки ротора (якоря) располагаются в постоянном магнитном поле статорных магнитов. Постоянное напряжение, снимаемое с выводов такого двигателя при раскручивании его вала с якорем, передаётся от токоведущих контактов якоря через щётки.

Сами щётки и являются слабым местом такого двигателя – они быстро вырабатывает свой ресурс. Как правило, такой генератор находится под постоянной нагрузкой, при движении якоря щётки искрят. Несколько дней непрерывной работы такой установки способны полностью износить щётки, вследствие чего потребуется замена последних.

Использование щёточных двигателей в качестве генератора при постоянной активной нагрузке нецелесообразно.

Лучшим вариантом является бесщёточный движок. В нём ротор с магнитами вращается в пространстве между статорными обмотками. Сами обмотки остаются неподвижными, им не нужны скользящие контакты. Благодаря такому простому решению установка может работать десятилетиями — важно лишь раз в сезон или в полгода смазывать подшипники двигателя, отвечающие за идеальное, без люфта, вращение ротора. Популярные решения на основе бесколлекторного двигателя – асинхронный или шаговый – доступны практически каждому домашнему «самодельщику».

Асинхронный двигатель применяется в электроинструментах – например, в точильном станке. Шаговый можно встретить в самых разнообразных устройствах – от мотор-колеса велосипеда до механического привода принтера или дисковода.

Особняком стоит переменный щёточный двигатель, используемый в перфораторах, болгарках, шуруповёртах, электролобзиках, электрорубанках. Их недостаток – необходимость удаления щёток и проточка ротора под неодимовые магниты. В результате из действующих обмоток остаётся лишь обмотка статора — роторная же удаляется полностью.

Пропеллер ветряной установки можно изготовить из пластиковых труб для канализации, ПЭТ-бутылок и похожего вторсырья. Чем он легче и прочнее — тем меньшая сила ветра потребуется для его раскручивания.

Ветряной генератор, изготовленный из вентилятора, потребует проточки ротора под неодимовые магниты. Конструкция мотора бытового вентилятора не рассчитана на получение электрического тока путём раскручивания ротора. Под такую же переделку подпадает и компьютерный кулер (охладитель микросхем) — вентилятор системного блока ПК или ноутбука.

Тракторный или автомобильный генератор использует дополнительную обмотку возбуждения, питающуюся от аккумулятора самой машины. Чтобы генератор выдал, например, переменный ток в 135 ампер напряжением 15 вольт, роторная обмотка возбуждения после включения зажигания потребляет постоянный ток от 3 А напряжением 12,6-14 В.

Основным источником энергии для генератора по-прежнему является коленвал двигателя внутреннего сгорания, работающего на бензине, дизельном топливе или метане/пропане. Тракторный или автомобильный генератор потребует удаления обмотки возбуждения и установки вместо неё неодимовых магнитов.

Что потребуется?

Наиболее распространённый вариант — использовать для самодельного генератора двигатель стиральной машины. Если в наличии нет старой «стиралки», найти такой движок можно у старьёвщиков на хозяйственном рынке, в ближайшем сервис-центре бытовой техники или специализированном магазине. Не проблема заказать такой двигатель из Китая.

В основном в стиральных машинах используют бесколлекторный асинхронный движок.

И новый, и бывший в употреблении проработают долго. Мощность на 200 ватт легко переделывается под киловатт и более.

 

Схемы и чертежи

Генератор как устройство вырабатывает переменный ток, который необходимо преобразовать в постоянный, довести до требуемой величины напряжения. Если мотор-генератор выдаёт, скажем, 40 В, то вряд ли это будет подходящим значением для большинства бытовой электроники, потребляющей 5 или 12 вольт постоянного тока либо 127/220 вольт переменного.

Проверенная временем и миллионами пользователей схема всей установки включает в себя:

• выпрямитель
• контроллер
• аккумулятор
• инвертор.

В качестве буферного накопителя запасаемой энергии применяют автомобильный аккумулятор ёмкостью 55-300 ампер-часов. Его рабочее напряжение — 10,9-14,4 В при циклическом заряде (полный цикл заряда-разряда) и 12,6-13,65 при буферном (порционном, дозированном, когда нужно дозарядить частично разряженную батарею).

Контроллер преобразует, к примеру, те же 40 вольт в 15. Его КПД по вольт-амперажу колеблется в пределах 80-95% — без учёта потерь на выпрямителе.

Наибольшую эффективность имеет трёхфазный генератор — его отдача на 50% больше, чем у однофазного, он не вибрирует при работе (вибрация расшатывает конструкцию, делая её недолговечной).

Катушки в обмотке каждой из фаз чередуются друг с другом и соединены последовательно — как и полюса магнитов, обращённые одной из сторон к катушкам.

Задача инвертора – преобразовать постоянное напряжение порядка 12 вольт, взятое с аккумулятора, в переменное, порядка 220.

Современная бытовая техника и электроника способны работать, начиная со 110 вольт (американский стандарт бытовых сетей) вплоть до 250 – больше давать сетевым приборам и устройствам не рекомендуется. Все преобразователи — импульсные, по сравнению с линейными их потери на тепло значительно меньше.