Самодельный ветрогенератор

Пару лет назад я купил участок земли в Аризоне. Я астроном и всегда мечтал иметь свой участок, чтобы спокойно заниматся своим хобби вдали от города. Я нашел довольно большой участок, но проблема заключалась в том, что он находился так далеко, что к нему не было подведено электричество.

Еще когда я только выбирал себе участок, я заметил что большую часть времени на нем дует ветер. С того самого момента как я его купил, у меня появилась навязчивая мысль о том чтобы построить на нем самодельный ветрогенератор, а затем и самодельную солнечную батарею. Этот рассказ о том, как я его сделал. Если Вы дружите с электроникой и у Вас прямые руки - Вам не составит большого труда построить такой же или лучше.

Задавшись целью создать самодельный ветрогенератор, я начал искать информацию в Гугле. Существует огромное разнообразие схем, конструкций и чертежей ветрогенераторов. Но тем не менее, все они имели 5 общих черт:

1. Генератор.
2. Лопасти.
3. Мачта, на которую будет укреплен самодельный ветрогенератор.
4. Аккумуляторы и электронная система управления.
5. И, непосредственно, монтаж.

Я уменьшил весь проект, до 5 небольших задач. Если за раз рассматривать только одну из них, то в итоге весь проект покажется не сильно трудным.

Генератор.

Сначала, я приступил к выбору генератора. Просмотрев множество форумов и сайтов в Гугле обнаружил, что одни строили свои собственные генераторы, другие же использовали готовые двигатели постоянного тока в своих проектах. Первый вариант показался мне более сложным, тем более для первого раза, поэтому я решил пойти по второму пути.

Многие люди использовали для своего самодельного ветрогенератора старые компьютерные моторы с ленточным приводом (такие использовались еще в те времена, когда компьютеры имели большие ленточные бобины). Одни из лучших таких двигателей производила компания Ametek. Самый подходящий из всей линейки выпускаемых ими двигателей - это двигатель постоянного тока на 99 Вольт, который прекрасно подойдет для самодельного ветрогенератора. К сожалению, их сейчас очень сложно найти в продаже. Хотя, есть немало похожих аналогов, которые можно найти на интернет-аукционах, форумах, или старых блошиных рынках у себя в городе. 

Необходимо искать такую модель двигателя, которая расчитана на высокое напряжение, низкие обороты и большой ток. Нужен был двигатель, который выдаст более 12 Вольт при достаточно низких оборотах. К примеру, от двигателя, который при 325 оборотах в минуту выдает 30 Вольт, можно было ожидать выработку более 12 Вольт, при количестве оборотов в минуту более 130.

Мне удалось приобрести 30-ти Вольтный двигатель фирмы Ametek за $26, на одном из интернет-аукционов. Мой приобретенный мотор был в хорошем состоянии и работал отлично. Даже вращая его пальцами, он набирал достаточно оборотов и 12 Вольтная лампа, подключенная к нему светилась довольно ярко. Устроив двигателю настоящее испытание на своем сверлильном станке и подключив его к нагрузке, я убедился в том, что если смогу присоединить к нему хорошие лопасти, то он сможет производить достаточное количество энергии.

Лопасти.

При поиске информации о лопастях, оказалось что много людей вырезали их из дерева. Это очень большой объем работы, и тем более, это был мой первый ветряк, поэтому я продолжил искать информацию дальше и нашел простой и дешевый вариант изготовления лопастей. Для этого понадобится всего-лишь труба из ПВХ, которую можно без проблем купить в любом магазине сантехники или строительном магазине.

Сначала было необходимо определить длину лопасти. Рекомендуется использовать пластиковые трубы, диаметр которых составляет 1/5 часть от их длины. К примеру, если Вам нужна лопасть длиной 50 см, то труба должна иметь диаметр 10 см. Из одного отрезка пластиковой трубы получается 4 лопасти.

Для своего самодельного ветрогенератора я использовал трубу, сделанную из серого пластика ПВХ, диаметром 15 см, длиной 60 см. Сначала я разрезал трубу вдоль на четыре равные части, затем вырезал одну лопасть, вырезав квадрат примерно 5 см, у того основания, где лопасть будет крепится и срезал лишее вдоль по диагонали. Прежде чем вырезать квадрат, советую Вам просверлить отверстие в том углу, до которого нужно будет сделать надрез. Это необходимо, чтобы улучшить целостность материала и не прорезать дальше чем нужно.

Вырезанная лопасть послужила шаблоном следующим. Их у меня получилось 4 штуки (3 для самодельного ветрогенератора и одна запасная). Затем я немного зашкурил края наждачной бумагой. Довольный полученным результатом, я приступил к сборке ветрогенератора из полученных запчастей.

Сборка.

Покопавшись в своем гараже, я нашел зубчатый шкив крепления вала двигателя, но он оказался слишком мал в диаметре, для того чтобы закрепить лопасти болтами. Также нашел аллюминиевый диск диаметром 13 см - он был достаточного размера, но он болтался на валу 

двигателя. Самым простым решением оказалось скрепить эти две детали вместе. Для этого я просверлил требуемые отверстия в дисках и закрепил болтами лопасти и диски.

Теперь нужно было сделать подставку для мотора. Я решил установить его на деревянной подставке. Размер доски был рассчитан путем высоконаучного метода - я просто взял наиболее подходящий по длине кусок из имеющегося хлама под рукой. Отрезал небольшой кусок из ПВХ 

трубы диаметром 10 сантиметров, для того чтобы сделать кожух, защищающий двигатель от дождя.

Для флюгера, который бы поворачивал самодельный ветрогенератор по ветру я использовал кусок аллюминиевого листа. Я переживал, что он оказался недостаточно большого размера, но на практике оказалось что он работает очень хорошо. Он разворачивает ветрогенератор прямо навстречу ветру, каждый раз, когда он меняет направление. Для тех, кому интересны размеры - я указал основные из них на фото. Хотя я не думаю, что какие-то из них являются критичными.

Мачта.

Процесс создания подошел к монтажу моего самодельного ветрогенератора на мачту, которая позволила бы ему свободно вращатся навстречу ветру. После некоторых размышлений и обхода строительных магазинов, я наконец-то пришел к решению, которое, как мне кажется, хорошо работает. Железная труба диаметром 2.5 см отлично скользит внутри стальной 3 сантиметровой трубы, которая предназначена для прокладки кабеля. Я прикрутил железный фланец к деревянному основанию для двигателя, на расстоянии 19 см от конца и ввернул конец железной трубы в фланец. Провода у меня будет проходить через трубу, а выходить через деревянное основание.

Чтобы сделать основание для мачты я вырезал диск из фанеры диаметром 60 см и сделал П-образную конструкцию из трубопроводных фитингов. Посередине я поставил тройник. Он может поворачивается, что позволяет поднимать и опускать башню. В диске из фанеры я просверлил 4 отверстия для стальных вставок, чтобы закрепить его в земле. На фото показана верхняя часть и крепление основания. Они будут соединятся вместе с помощью трехметровой трубы.

Затем я покрасил все деревянные части несколькими слоями белой краски, которая осталась у меня после ремонта, для того чтобы защитить дерево от дождя и гниения, после чего прикрутил лопасти, добавил в хвостовой части противовес, чтобы сбалансировать систему. Двигатель вместе с кожухом я прикрепил к основанию с помощью металлических хомутов.

Так как я очень любопытный, мне было интересно, как все это будет работать. Чтобы протестировать систему я выбрал день, когда ветер был особенно сильным и просто поднял самодельный ветрогенератор повыше над головой. Лопасти раскрутились в считанные секунды! (я не подключал генератор).

Я держал ветряк в своих руках и боялся опустить его, чтобы не поранить себя лопастями. К счастью, в какой-то момент ветер стих и мне удалось опустить ветряк на землю. Не думаю что я когда-нибудь еще повторю эту ошибку.

Аккумуляторы и электронная система управления.

Теперь, когда я сделал всю механику самодельного ветрогенератора, пришло время к электронной системе управления. Самодельный ветрогенератор состоит из одного или нескольких аккумуляторов для хранения энегрии, произведенной ветрогенератором, блокирующего диода, который предотвращает вращение двигателя от запасенной аккумулятором электроэнегрии, балластной нагрузки избыточной энегрии и  котроллера заряда аккумуляторов.

Вот фото моего контроллера. Для первого запуска я просто прикрепил его болтами к фанере. В дальнейшем я планирую сделать для него корпус.

Итак, я собрал все элементы для постройки самодельного ветрогенератора и отвез их на свой участок. В ближайшем магазине я купил трубу длиной 3 метра, диаметром 3 см, для того чтобы сделать стойку для мачты. Сборка прошла достаточно быстро. Я использовал прочные нейлоновые веревки и деревянные колышки, для того чтобы закрепить основание для ветрогенератора. 

На этом фото показано крепление растяжек для ветрогенератора. Для этого я использовал металлические скобы. Позже планирую заменить веревки на стальные тросы, но для того чтобы проверить работоспособность системы этого более чем достаточно.

Основания ветрогенератора лежит прямо на земле. Провод выходит через отверстие в тройнике. Чтобы протянуть провод через трубу, пришлось воспользоватся жесткой проволокой.

Получилось! Несмотря на то что ветер был совсем небольшим- лопасти отлично раскрутились.

Вот фото всех остальных устройств: контроллер, аккумулятор. К батарее подключен инвертор, а также мультиметр для отслеживания напряжения батареи и выходного напряжения из самодельного ветрогенератора. По данным мультиметра, ветрогенератор вырабатывает 13,49 

Вольт. Электробритва и зарядное устройство - это тествовые приборы, которые обеспечивают нагрузку для системы через инвертор.

Постройка самодельного ветрогенератора закончена! Теперь у меня есть электричество! Я теперь с легкостью могу зарядить свой телефон, ноутбук или фотоаппарат.

Сколько стоит самодельный ветрогенератор?

Очень многие детали были взяты из того, что было под рукой или долгое время лежало в гараже. Но, впрочем, кое-что все-таки пришлось докупить. Впрочем эти расходы не идут ни в какое сравнение со стоимостью промышленных ветрогенераторов. Тем более что времени на 

постройку самодельного ветрогенератора было потрачено не так уж и много. Я абсолютно уверен, что каждый желающий может собрать такой же ветряк. 

Вот список всего, что мне пришлось купить для постройки ветряка:

• Двигатель (генератор) - $26,00.
• Труба для лопастей - $12,84.
• Кабель питания - $0,00 (За основу был взят старый удлиннитель).
• Труба для мачты - $19,95.
• Веревки и крепления - $18,47.
• Прочие железные детали - $8,00.
• Дерево и аллюминий - $0,00 (Были у меня в гараже).
• Электронные компоненты - $0,00. (Уже были у меня).
• Части реле - $13,87.
• Аккумулятор - $0,00/ (Уже был).
• Инвертор - $0,00. (Уже был).
• Краска - $0,00. (Оставалась после ремонта).

Итого - 140.62.

Считаю что это не так уж и плохо. Не думаю что я смог бы найти промышленный ветрогенератор такой же мощности вместе с контроллером и  готовой мачтой меньше чем за 600 долларов.

Информация взята с сайта mdpub.com и переведена на русский язык.