Шаговый двигатель как генератор для ветряка

Отапливание дома самодельной ветряной установкой

Наш заголовок — не шутка и не опечатка. Ветер действительно может обогреть жилище. Правда, для этого потребуется собрать ветряной генератор, об этом и пойдет наш рассказ.

Взгляните на схему. Электрическая энергия, выработанная вращающимся ветряком, с генератора поступает непосредственно на электронагреватели, напоминающие всем известные кипятильники. Они встроены в корпус теплового аккумулятора — большого теплоизолированного бака, наполненного водой. Нагрев воды происходит непрерывно, пока работает генератор: чем сильнее ветер, тем больше ток и соответственно больше тепловой энергии.

Таков вкратце принцип работы системы.

Наш самодельный тепловой аккумулятор связан с обычной системой водяного отопления дома. Поскольку емкость аккумулятора велика, поступление тепла в батареи будет стабильным. А чтобы у аккумулятора не было лишних потерь энергии, он запакован, словно в шубу, в теплоизоляционный материал.

Для регулирования и перераспределения теплового потока служат краны-регуляторы. Ушли на работу люди — можно краны немного прикрыть, чтобы тепла в аккумуляторе накопилось к их приходу побольше.

Вода перемещается по трубам самотеком: ведь теплая вода имеет меньшую плотность, чем холодная, и поэтому она поднимается вверх. А более плотная холодная вода опускается вниз, попадает через нижнюю трубу в аккумулятор, и все начинается сначала. Хотя, конечно, никакого «начала» или «конца» тут нет, а есть лишь постоянное конвекционное движение теплоносителя.

Итак, теоретическая картина ясна. Остается построить установку? Не спешите, сначала нужно рассчитать необходимую мощность генератора. Он должен быть тем мощнее, чем больше теплопотери дома, который мы собираемся обогревать.

Эти теплопотери рассчитываются по формуле: Q = Vq_o(t_bh —t_ар)n, где V — объем здания (м 3 ), t_bh — минимально допустимая температура воздуха в помещении, равная 18°С, (t_нар — минимальная температура наружного воздуха для данного района; q_o — объемная теплоемкость здания, для одноэтажных домов принимаемая равной 0,81 Вт/м 3 °С; n— безразмерный поправочный коэффициент на климатические условия, принимаемый равным при t_нар: — больше или равно —10°С. 1,2; — больше или равно —20°С. 1,1; — больше или равно —30°С. 1,0; — больше или равно —40°С . 0,9.

На рисунке: 1 — ротор; 2 — короткие растяжки; 3 — узел подшипника; Л — ось ротора; 5 — повышающий редуктор; 6 — длинные растяжки; 7 — вышка; 8 — генератор; 9 — расширительный бачок; 10 — батареи; 11 — обратная магистраль; 12 — краны-регуляторы; 13 — нагреватели; 14 — емкость теплового аккумулятора. К примеру, в Одесской области средняя температура наиболее холодной пятидневки —15°С. Для Киевской области это уже —21°С, а для Ленинградской области —25°С. Какую из этих областей взять для примера? Возьмем «среднюю» киевскую.

Если площадь хорошо утепленного зимнего дома составляет 46м 2 при высоте потолка 2,5м, то при объеме 46*2,5=115м 3 теплопотери в единицу времени для Киевской области составят: Q = 115*0,81*(18— (—21))*1,1 = 4000 Вт. Следовательно, для отопления дома в наиболее холодный период с учетом коэффициента запаса (1,15 . 1,17) нам нужно иметь теплопроизводительность системы отопления примерно 4700 Вт. Такой должна быть минимальная мощность генератора для Киевской области.

Думается, для вас не составит труда провести аналогичный расчет, исходя из климатических данных района, где вы живете.

В системе конвекционного отопления лучше всего использовать чугунные радиаторы, например, М-140АО. Они продаются в магазинах стройматериалов. Такие радиаторы дают возможность применить трубы большого диаметра, что очень важно для хорошей циркуляции воды. Кроме того, благодаря большой массе они хорошо накапливают и долго сохраняют тепло, отличаются долговечностью по сравнению со стальными.

Пусть суммарная длина наружных стен самой большой комнаты (см. рис.) составляет примерно 30% от общей длины наружных стен дома. Тогда теплопотери этой комнаты составят 4700*0,3 = 1410 Вт. Исходя из того, что каждый квадратный метр поверхности батареи имеет теплопотери около 500 Вт, подсчитаем количество секций в самой большой комнате, при условии, что поверхность каждой секции равна 0,3м 2 : 1410:(500*0,3)= приблизительно 10 секций. Для всех помещений дома суммарное число секции составит приблизительно 32 секции. Эти батареи следует распределить по помещениям так, чтобы в жилых комнатах секций было больше, чем в других местах.

Генератор, мощность которого мы определили, — переменного или постоянного тока с любым рабочим напряжением. В качестве генераторов можно использовать некоторые типы электродвигателей, например, любой двигатель постоянного тока. Если рабочее число оборотов генератора, при которых он производит ток, большее, чем число оборотов нашего ветряного ротора (в зависимости от силы ветра оно может составить 150—500 об/мин), нужно использовать повышающий редуктор. Подойдет редуктор от подвесного лодочного мотора мощностью не менее 5 л.с. Применение повышающего редуктора, кроме того, даст возможность расположить генератор горизонтально: ведь лодочный редуктор передает усилие под углом 90°.

Нагревателями служат готовые спирали от электроутюгов и электрокаминов, имеющиеся в продаже. Если мощность одного нагревателя мала, нужно сделать несколько одинаковых нагревателей, которые в сумме будут соответствовать по мощности максимальной мощности генератора. Нагреватели подключаются к генератору параллельно, причем несколько нагревателей монтируется про запас. Каждая спираль вставлена в U-образную медную трубку внутренним диаметром 12—16 мм, в зависимости от размера спирали. Трубка припаивается к корпусу емкости обычным оловянным припоем.

Посмотрите, какой ветрогенератор получился у одного из наших постоянных читателей:

Ветряк из комнатного вентилятора

Простейший ветряк можно сделать из обычного комнатного вентилятора. Электричества, которое будет выдавать такой ветряк, при наличии ветра, достаточно для питания фонаря для палатки или для зарядки сотового телефона. Для изготовления ветрогенератора не нужен исправный вентилятор, понадобятся только несколько деталей от него. Нужны только стойка и винт. Кроме того, потребуется шаговый двигатель с диодным мостиком для постоянного напряжения. Бутылка от шампуня, крышка от пластикового ведра, пластиковая водопроводная труба длиной 50 см и заглушка для нее.

Сначала нужно выточить на токарном станке втулку, которая будет осью для винта. На втулке закрепим двигатель-генератор. На бутылке от шампуня срежем дно. В цилиндре просверлим отверстие 10 мм для того, чтобы установить ось, выточенную из алюминиевого прутка.

После пайки всех нужных проводов на двигателе, проделываем в корпусе отверстие для их вывода. Протянем провода и оденем корпус на движок.

Теперь нужно сделать для ветряка хвостовик, чтобы он улавливал потоки ветра с разных сторон. Для изготовления хвостовика понадобится трубка из пластика и заглушка к ней. Для крепления хвостовика к корпусу, откручиваем крышку и просовываем трубку. Выточим конец трубки нужного диаметра, чтобы можно было запрессовать ее. Теперь остается пропилить в трубе ножовкой паз под хвостовик. Далее вырежем крыло хвостовика из крышки от пластикового ведра.

Электрогенератор осталось собрать. На заднюю панель подставки установим USB-выход.

Испытания, буквально в полевых условиях, показали, что от генератора работает радиоприемник, происходит зарядка смартфона, он способен давать небольшое освещение на светодиодах. Хочется ветряк покруче? Они есть в этом китайском магазине.

Сегодня интересно-полезное видео о том как собрать простой и эффективный ветрогенератор из подручных средств. А именно из ненужного домашнего вентилятора. Такая штука будет питать любые светодиодные лампы, от него будет работать приемник на огороде или даче,а так же самое главное и нужное свойство этого ветряка заражать мобильный телефон.

Обсуждение генератора

Walker7745
В последний год занимался конструкциями на шаговых двигателях, ну и во время досуга попробовал некоторые в качестве генератора. Так что имею представление об их возможностях.
На тех скоростях, что показаны в видео такой движок работает в почти оптимальном режиме, но имеется пара замечаний, чтобы потом не разочаровываться:
Максимальной энергии такого генератора хватит, чтобы зажечь один-два ярких светодиода, так что особого освещения ждать не стоит (лампочка ни одна не загорится, как ни крути).
Эту энергию можно получить только при достаточно не слабом ветре 5-6 м/сек и выше. А такие ветра не так уж часто бывают.

Тем не менее сама идея использовать шаговый движок в качестве генератора заслуживает внимания, несмотря на их невысокий КПД.

Кто-то тут намекнул, что осталось купить токарный станок, чтобы сделать подобный аппарат. Как-то недостойно для домашнего конструктора прозвучало. Нет станка – есть дрель и напильник. Нет сгоревшего вентилятора – есть фанера, консервные банки… Год назад, например, я нечто аналогичное сделал из половинок двухлитровых пластиковых бутылок, и пластмассовой баночки от лекарства, и оно крутилось.
Вам дали идею – дальше пусть работает ваша фантазия. А если вы не мыслите, как сделать это без токарного станка – лучше не начинайте.

SergIv
Идея нормальная, хоть и реализована в черновике. И зря такие злые комментарии. Это наверное от собственной лени, или привычки покупать готовое, и не париться с вниканием в незнакомые для себя дебри техники… ведь если в чем не разбираешься – чувствуешь себя неуверенно, так?

Насчет токарника – у кого-то он и стоит дома, мне лично не вопрос что-то выточить, если есть настроение. Да и без станка там можно в принципе обойтись, было бы желание.
Насчет вентилятора – недавно проходил я мимо помойки – там именно такой вентилятор нерабочий кто-то выставил, на вид вся механика цела, только двигатель дохлый. Так что не всегда обязательно разламывать рабочий. Да и при жаре от вентилятора можно простыть. Не хватило конкретно замеров тока и напряжения в реалтайме. Хотя это не так трудно было бы показать.

Грамматон Клерик
Мне кажется что у кого есть такой токарный станок ему не надо рассказывать как и из чего собрать ветряк, а тем кому надо рассказывать у них нет такого станка. В следующий раз когда перечисляете то что может понадобится не забывайте упоминать инструмент и применять инструмент более народный, доступный.

Ветряной электрический генератор. Как сделать ветряк и электрический генератор самому.

Итак, самым популярным вариантом является использование ветряков для выработки электроэнергии.

Казалось бы — чего проще, сделал ветряк, насадил на его ось электрогенератор и вауля! Получай электричество!

Но не все так просто. Давайте рассмотрим, почему.

Все ветряки или ветровые установки приводятся в действие (вращение) силой ветра. О мощности ветрового потока мы уже говорили. И понятно, что большей энергии от генератора мы не сможем получить принципиально.

Другой важнейшей характеристикой ветряка является т.н. КИЭВ — коэффициент использования энергии ветра. У самых лучших образцов ветряков он составляет всего 40-45%! (Хотя можно встретить утверждения о чуть ли не о 60-80% КИЭВ. Это, мягко сказать, преувеличение продавцов этих ветряков. Поэтому рассчитывайте, что ветряк будет использовать ветер едва ли на 25-30% и не забудьте поделить расчетную мощность ветряка на 3-4. Вот что вы реально сможете получить с ветроустановки в случае использования идеального электрогенератора.

Кстати, о мощности ветряка. Вы можете не поверить, и это действительно парадоксально выглядит, но единственно, от чего зависит мощность ветряка (кроме скорости ветра) — это его площадь. Иногда ее называют «площадь ометания». Можно привести много формул математических доказательств и практических подтверждений, но мощность ветряка с одной лопастью (которая ометает — описывает круг диаметром D), и ветряка с 6-ю лопастями такого диаметра — одинакова! Вот хотите верьте, хотите нет, но это – так!

Дело в том, что ветер воспринимает лопасти не как отдельные «дощечки» и давит на каждую по очереди, а как круг, диск. Поэтому важна только площадь, а не количество лопастей. Ветер, раскручивая лопасти ветряка, придает ей скорость. Кроме угловой скорости вращения, лопасть еще имеет и линейную скорость. А следовательно, поскольку крутится не в вакууме, начинает встречать сопротивление воздуха, которое растет пропорционально кубу скорости. Тем более, что лопасть представляет собой не плоскую дощечку, а определенный аэродинамический профиль, имеющий и конкретную толщину, и угол поворота. И этот профиль при вращении «натыкается» на воздух «межлопастного» пространства. И получается, что чем большую мощность потока мы собираемся собрать увеличивая число лопастей, тем большее сопротивление воздуха они испытывают во время вращения. Как результат — то, что написано выше — мощность ветряка зависит от площади ометания, а не от числа лопастей.

Таким образом, мы подошли к другой важной характеристикой ветряка — быстроходности. Быстроходность ветряка — величина, показывающая, насколько линейная скорость лопасти больше скорости ветра. Если вы узнаете, например, что у ветряка быстроходность 7, то это значит, что кончик его лопасти имеет линейную скорость в 7 раз больше скорости ветра. И при ветре в 10 м/с, кончик лопасти летит по воздуху со скоростью 70 м/сек, т.е 250 км/час! Так что очень не рекомендую пытаться останавливать лопасть руками. Их просто срежет как бритвой.

К быстроходности и ее расчету мы еще вернемся, а сейчас давайте посмотрим, чем она важна именно для процесса выработки электроэнергии.

Так уж исстари повелось на Руси, что электроэнергию тут добывают с помощью специальных устройств — генераторов. Конструкций генераторов много, но в плане стыковки с ветряком, нас интересуют электрогенераторы, выдающие электроэнергию в результате вращения. В самом деле, зачем нам от добра добра искать. Ветряк нам поставляет вращение, его надо и использовать.

Так вот, при строительстве ветряка вы обязательно столкнетесь с тем, что генераторов-то пригодных для ветряка вобщем-то НЕТ. Ну вообще то в природе они есть, их даже выпускают серийно. Но купить их достаточно проблематично и по цене, и по возможности. Слишком это специфическая вещь, оттого и дороги и их мало. Поэтому придется либо приспосабливать то, что есть, либо делать генератор самому.

А что у нас есть, что б электричества поесть? Из готового. Выбор блюд, вобщем небогатый. Это двигатели с постоянными магнитами, шаговые двигатели, автомобильные генераторы, асинхронные двигатели, генераторы от умерших бензогенераторов. Вобщем, практически любые электро двигатели. Их подробный анализ мы проведем позже. Согласно всем теориям, всякая электрическая машина является обратимой. Т.е. любой электродвигатель при соответствующих условиях может работать и как генератор. С той или иной эффективностью. С той или иной серьезностью, степенью и ценой переделки.

Почему нельзя просто использовать то что есть? Да потому что оно все — быстроходное! Можете воспринимать это восклицательный знак как знак траура. Ну разве что кроме шаговых двигателей. Они по определению тихоходы. Остальные все двигатели – генераторы рассчитаны на 1000 оборотов в минуту и выше ( т.е. 15-20 оборотов в секунду). Соответствующие обороты им надо придать и для получения обратного эффекта — генерации электротока. Например, казалось бы самый доступный и дешевый вариант приличного генератора в 0,5 КВт — автомобильного, натыкается на цифру в 2-3 тыс. об/мин. Двигатель машины даже на холостых оборотах держит вращение со скоростью 800 об/мин. Плюс мультипликация шкивов мотора и генератора 1:2 как минимум. Генератор крутится уже 1500 об/мин. А если газу поддать и мотор «открутить» до 3-4 тыс (рядовой случай) – генератор тогда выдает свои полкиловатта. При 5-8 тыс. оборотов/мин.

То же и с другими моторами. За что ни схватись — меньше 1000 об/минуту и не найти ничего.

Вернувшись к параметру быстроходности ветряка и пересчитав ее с учетом скорости ветра, размеров ветряка, вы с удивлением обнаружите, что обороты вала ветряка не так велики. 200-400 об/минуту у самых быстроходных ветряков и при хорошем крепком ветре!

Поставим мультипликатор, скажете вы и повысим обороты в 5-10 раз! (Кстати, то, что снижает обороты – это редуктор. А то, что повышает – это мультипликатор). Ну справедливости ради скажу — так, вобщем то и делается. Но только на очень больших и мощных ветряках, что бы закрутить большие и мощные генераторы. На ветряках с мощностью менее 500 Ватт мультипликаторы — это роскошь. Надежный и качественный необслуживаемый мультипликатор с малыми потерями — это само по себе дорогое устройство. И его цена, соответственно переносится на стоимость вырабатываемой электроэнергии. Поэтому применение мультипликатора в маленьком «домашнем» ветряке необоснованно никак. Разве что он достался на халяву.

А из низкооборотных генераторов у нас есть только шаговые двигатели. Что такое шаговый двигатель? Это двигатель, который поворачивает свой вал на определенный угол (шаг) при подаче на его обмотки импульса напряжения. Такие моторы имеют как правило несколько обмоток, а из ротор буквально напичкан магнитами. Этот отрадный факт и позволяет использовать шаговые двигатели в качестве генератора. При придании вращения валу шагового двигателя извне, он начинает вырабатывать электричество, причем весьма эффективно.

«Вычислить» шаговый двигатель просто. При вращении вала, он вращается не плавно, а как бы толчками. Этот эффект называется «залипание». Если закоротить все выводы двигателя, то вращать вал станет заметно труднее. Это значит, что шаговый мотор уже вырабатывает электрический ток. Кстати, это общий принцип проверки двигателей постоянного тока «на вшивость». Если при закорачивании выводов вращать вал мотора стало труднее, то электромотор в плане использования его в качестве электрогенератора небезнадежен и есть смысл снять его характеристики.

Добыть шаговый электромотор малой мощности несложно. Любой принтер, который можно купить на интернет-аукционе за 100-300 рублей, содержит их как минимум 2. Один «гонял» головку, другой — бумагу. Сканер – 1, старые дисководы на 5,25 дюйма — тоже 1. Это хорошая новость. Плохая состоит в том, что легкодоступны шаговые двигатели лишь очень малой мощности! 1-2-3 Ватта. Добыть шаговый двигатель на 30-50 Ватт хотя бы — это редкая удача, считайте что отличный генератор у вас в кармане!

Куда применить шаговик на 2 Ватта? Да вобщем заряжать аккумулятор мобильника, плеера и т.п. Этой мощности уже хватит. Надо 10-20 Ватт? Ну поставьте 10 таких двигателей. Они дешевле, чем яичная скорлупа после Пасхи.

Ну а если вы хотите получать с ветряка 200-300 Ватт, причем желательно задешево (держим в уме соотношение затраты / отдача ), то скорее всего, придется делать генератор самому. Это сложно, но абсолютно реально, если вы все же решите делать ветро электрогенератор.

Изготовление ветрогенератора своими руками

Оплата электроэнергии на сегодняшний день занимает немалую долю в затратах на содержание жилища. В многоквартирных домах, единственный способ экономии — переход на энергосберегающие технологии, и оптимизация расходов по многотарифным схемам (ночной режим оплачивается по сниженным ценам). А при наличии приусадебного участка можно не только сэкономить на потреблении, но и организовать для частного дома самостоятельное энергообеспечение.

Это нормальная практика, которая зародилась в Европе и северной Америке, а последние пару десятилетий активно внедряется и в России. Однако оборудование для автономного энергоснабжения достаточно дорогое, окупаемость «в ноль» наступает не раннее, чем спустя 10 лет. В некоторых государствах, можно возвращать энергию в общественные сети по фиксированным тарифам, это сокращает время окупаемости. В Российской Федерации для оформления «кэшбека» требуется пройти ряд бюрократических процедур, поэтому большинство пользователей «бесплатной» энергии предпочитают строить ветряной генератор своими руками, и пользоваться им только для личных нужд.

Правовая сторона вопроса

Самодельный ветрогенератор для дома не попадает под запреты, его изготовление и применение не влечет за собой административного либо уголовного наказания. Если мощность ветряного генератора не превышает 5 кВт, он относится к бытовым устройствам, и не требует никаких согласований с местной энергетической компанией. Тем более, не требуется уплачивать какие-либо налоги, если вы не получаете прибыль при продаже электроэнергии. Кроме того, самодельный генерирующий ветряк даже с такой производительностью, требует сложных инженерных решений: смастерить его на тек просто. Поэтому мощность самоделки редко превышает 2 кВт. Собственно, этой мощности обычно достаточно для энергоснабжения частного дома (конечно, если у вас нет бойлера и мощного кондиционера).

В данном случае, речь идет о федеральном законодательстве. Поэтому перед принятием решения об изготовлении ветряка своими руками, не лишним будет проверить наличие (отсутствие) субъектовых и муниципальных нормативных правовых актов, которые могут накладывать некоторые ограничения и запреты. Например, если ваш дом расположен на особо-охраняемой природной территории, использование ветровой энергии (а это природный ресурс) может потребовать дополнительных согласований.

Проблемы с законом могут возникнуть при наличии беспокойных соседей. Ветряки для дома относятся к индивидуальным постройкам, поэтому на них также распространяются некоторые ограничения:

• Высота мачты (даже если ветрогенератор без лопастей) не может превышать установленных в вашем регионе норм. Кроме того, могут действовать ограничения, связанные с расположением вашего участка. Например, над вами может проходить посадочная глиссада к ближайшему аэродрому. Или в непосредственной близости от вашего участка проходит линия электропередач. При падении, конструкция может повредить столбы или провода. Общие ограничения при нормальной ветровой нагрузке составляют 15 метров в высоту (некоторые самодельные ветряки взмывают на 30 метров). Если мачта и корпус устройства имеют большую площадь сечения, к вам могут предъявить претензии соседи, на чей участок падает тень. Понятно, что такие жалобы обычно возникают «из вредности», но правовая основа имеется.
• Шум от лопастей. Основной источник проблем с соседями. При работе классической горизонтальной конструкции, ветряк издает инфразвук. Это не просто неприятный шум, при достижении определенного уровня, волновые колебания воздуха оказывают неблагоприятное воздействие не организм человека и домашних животных. Самодельный генератор для ветряка, как правило, не является «шедевром» инженерной мысли, и сам по себе может издавать сильный шум. Крайне желательно официально протестировать ваше устройство в органах надзора (например, в СЭС), и получить письменное заключение о том, что установленные шумовые нормы не превышены.
• Электромагнитное излучение. Любой электроприбор излучает эфирные помехи. Возьмем, к примеру ветряк из автомобильного генератора. Для снижения уровня помех автомобильного приемника, в машине устанавливаются конденсаторные фильтры. При разработке проекта обязательно учитывайте этот момент.

Важно! Любое генерирующее устройство должно быть заземлено. Помимо обеспечения безопасности, это поможет снизить уровень помех.

Претензии могут быть предъявлены не только от соседей, у которых возникнут проблемы с приемом теле радио сигналов. Если неподалеку расположены промышленные или военные приемные центры, не лишним будет проверить уровень помех в подразделении контроля радиоэлектронных помех (РЭБ).
Экология. Звучит парадоксально: казалось бы, вы используете экологически чистый агрегат, какие могут быть проблемы? Пропеллер, расположенный на высоте 15 метров и выше, может стать препятствием на пути миграции пернатых. Вращающиеся лопасти незаметны для птиц, и они легко попадают под удар.

Совет: Чем больше у вас образуется документов, подтверждающих безопасность ветрогенератора для окружающих, тем проще будет впоследствии отражать «атаки» беспокойных соседей и назойливых проверяющих.

Разновидности генераторов

Прежде чем решить, как сделать ветрогенератор своими руками, рассмотрим особенности конструкции:

По расположению генератора устройство может быть горизонтальным или вертикальным

• Классическая конструкция — ось вращения расположена параллельно земле, плоскость лопастей — перпендикулярно. Такая схема предусматривает свободное вращение вокруг вертикальной оси, для позиционирования «по ветру».Чтобы плоскость вращения всегда занимала эффективное положения перпендикулярно направлению ветра, требуется хвостовое оперение, которое работает по принципу флюгера. Принцип действия простой: ветер меняет направление, воздействует на хвостовую плоскость, ось вращения генератора всегда расположена вдоль движения потока воздуха. Единственная сложность — подключение силовых кабелей. Если корпус генератора совершит несколько оборотов вокруг вертикальной оси, провода намотаются на мачту, и оборвутся. Поэтому требуется установка ограничителя. Он не позволяет совершить полный оборот, но приводит к зависанию) корпуса в мертвых зонах.Промышленные образцы имеют электронный регулятор слежения за направлением, и поворачивает корпус с помощью встроенного электромотора.Решить проблему можно с помощью цилиндрического пропеллера, который принимает воздушный поток как поперек, так и вдоль оси вращения. Правда, эффективность зависит от угла атаки. Чем больше ветер отклоняется от угла 90°, тем ниже КПД.Но такую конструкцию трудно сделать своими руками, из-за сложностей в аэродинамике движителя.
• Оптимальный вариант — вертикальные генераторы (то есть, ось вращения вала располагается перпендикулярно земле). При таком расположении аэродинамического движителя, вы вообще не зависите от направления ветра. Вращение одинаково эффективно, и зависит только от силы потока воздуха.Форма лопастей может быть самой разной, есть простор для инженерной мысли. Существует множество интересных аэродинамических проектов, разработанных научными учреждениями. Причем чертежи большинства их них представлены в свободном доступе. Причем конструкции, опубликованные в литературе технической направленности времен СССР, порой оказываются наиболее рациональными.Роторные винты имеют неоспоримое преимущество: вертикальный генератор закреплен статично, что упрощает электрическое подключение. Нет необходимости устанавливать ограничители вращения, как в горизонтальных схемах.

По номиналу генерируемого напряжения

• Ветрогенераторы, изготовленные своими руками на 220 вольт, не требуют дополнительных преобразователей величины напряжения, и являются конструкциями прямого применения. Однако их работа зависит от силы ветра. Как минимум, необходим стабилизатор на выходе, выполняющий функцию регулятора при разных оборотах вала. При отсутствии ветра, система просто не работает.Преимущества неоспоримы: как правило, используется мощный электродвигатель, на который можно устанавливать винт, непосредственно закрепив его к валу ротора. Переделки минимальны по трудозатратам, такие моторы уже имеют удобный постамент, остается лишь изготовить опорную площадку.Электродвигатели можно найти с минимальными финансовыми затратами: от любой списанной электроустановки. Например, промышленного вентилятора. Подходят и моторы от бытовой техники: стиральные машины, пылесосы.
• 12 вольт (реже 24 вольта). Наиболее популярная конструкция — ветрогенератор своими руками из автомобильного генератора. Причем он демонтируется из автомобиля-донора в комплекте с преобразователем напряжения. Переделка схемы не требуется: на выходе мы получаем либо 14 вольт (в автомобиле таким напряжением заряжается аккумулятор), либо требуемые для питания вашей энергосистемы 12 вольт. Наличие шкива позволяет сконструировать ременную передачу с требуемым соотношением оборотов. Ответную часть также можно снять с автомобиля донора.При желании, лопасти крепятся непосредственно на вал.Такие ветрогенераторы можно использовать как для непосредственного подключения к потребителю, так и в автомобильном режиме, воспроизведя систему зарядки в комплекте с аккумулятором. Если для организации энергоснабжения требуется 12 вольт, питание берется напрямую с клемм аккумулятора. Для получения 220 вольт, используется преобразователь. Подходящий вариант — источник бесперебойного питания.Система работает следующим образом: если отбираемая мощность ниже, чем может обеспечить генератор — аккумуляторные батареи заряжаются. Если порог превышен — мощность генерируется от АКБ.

Типовые примеры самодельных ветрогенераторов

Устройство ветрогенератора одинаковое, вне зависимости от выбранной схемы.

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

Пропеллер

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

Достаточно вырезать в них полости, для забора ветра.

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

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

Тем не менее, система вполне работоспособна.

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

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

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

Генератор

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

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

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

Можно переделать ротор имеющегося генератора.

Либо создать собственную конструкцию, с изготовлением обмоток.

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

Мачта

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

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

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

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

Видео по теме