Дешевый ветряк своими руками → Мастерская

Прочел статью о сборке ветряка с мотором от беговой дорожки и ПХВ-труб.



Предварительно прикинув по расходам – получалось около 150-200$ на ветряк, который мог бы вырабатывать приблизительно 50-250 Ватт электроэнергии (это выходит значительно дешевле, чем использовать солнечные батареи при той же выходной мощности).

 В этой статье я поделюсь с вами моим опытом изготовления ветряка своими рука [рис.1].

Перед тем как рассказать об изготовлении, посмотрите видео https://www.youtube.com/watch?v=bVc3n3a0bYU ветряка в действии. На видео показаны различные конфигурации лопастей:

•Конфигурация с длинными и тонкими лопастями (наилучшее решение);

•Шестилопастная конфигурация (маленькая
скорость при старте и большой вращающий момент);

•Конфигурация с широкими лопастями (хороший старт, но очень медленно крутится).

* КАК РАБОТАЕТ ВЕТРЯК?

Любой ветряк, независимо от его размеров и предназначения, работает согласно следующим принципам:

1. Дует постоянный ветер.

2. Флюгер (хвост ветряка) поворачивается по ветру.

3. Лопасти, соединенные с генератором (напрямую или через редуктор) под силой ветра заставляют его вращаться.

4. Из-за вращения, генератор вырабатывает электричество.
Звучит не так уж и сложно, не правда ли?

* ИНСТРУМЕНТ.

Для изготовления ветряка не нужен какой либо специализированный инструмент. Я использовал следующие инструменты:

— ножовка
— дрель и сверла для нее
— рулетку
— разводной ключ
— газовый ключ
— транспортир
— наждачку (разной зернистости)

* НЕОБХОДИМЫЕ ДЕТАЛИ.

Моей задачей было сделать ветряк с минимально возможными затратами. Итак, я взял готовое решение изготовления простого ветряка с интернета и еще больше упростил его. Все необходимые запчасти можно купить на любом строительном рынке или в магазине.
Многие, возможно окажутся в вашем гараже или сарае.

Итак, вот что я использовал:

— лист металла 25х35см
— 1/4" х 25 см трубку
— 1/4" фланец
— 20-25мм квадратную трубу L=1м
— диск от пилы (для хаба)
— штифт (для соединения диска с осью мотора)
— два автомобильных хомута
— 8" x 4" ПХВ труба
— 30" x 8" ПХВ труба
— DC-мотор (генератор)
— болты, шайбы, гайки
— саморезы по металлу
— диоды на ток 10-40А (можно и больше)

Достать эти запчасти нет никаких проблем, кроме моторчика. Из интернета, наиболее популярным является вариант использования мотора фирмы «Ametek» от старых магнитофонов. При подборе генератора (мотора) выбирайте те, у которых наибольшее кол-во вольт на оборот. К примеру, моторчик «Ametek», который я использую выдает 30В при 325 об/мин, т.о. он прекрасно подходит для использования его в качестве генератора в ветряке.

Также имейте в виду, что нужен моторчик не менее 12В, для инвертора или зарядки аккумулятора. В моей конструкции, при хорошем ветре, обороты легко достигают значений в 300-400 об/мин.

* ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЛОПАСТЕЙ.

Самой важной частью ветряка вероятно являются лопасти. Большинство, делают их из дерева или композитных материалов (стеклоткань и эпоксидка). Но я думаю, что реально их сделать из обычной водопроводной ПХВ-трубы (по эффективности они будут ничем не хуже).

Перед тем как продолжить, НЕМНОГО ТЕОРИИ о лопастях ветряка:

— чем длиннее лопасти, тем легче они крутятся в слабый ветер, но у них будет низкая скорость вращения.

— на концах лопастей вращение будет больше чем у основания, поэтому необходимо рассчитывать отношение скорости вращения лопастей к скорости ветра (TSR) при их изготовлении (например старые ветряные мельницы круглый год вращаются с постоянной скоростью 40 об/мин.)

— мощность, которую можно получить из энергии ветра, равна скорости ветра в третьей степени. Т.е. P=k*v^3, где k-постоянная ветряка, v-скорость ветра.

— согласно закону Беца, только ~59.3% энергии можно получить от ветра. Т.е. в реальности наша формула примет вид:
P=0.593*k*v^3, где k – потери в ветрогенераторе на механические трения И т.п.

— чем выше ветряк установлен над уровнем земли, тем большее мощности можно извлечь из энергии ветра (рекомендуют 6-15 метров, но я установил на высоте 4 метра)


[рис.3][рис.4]

Сами лопасти изготовить из трубы очень легко. Нужно разрезать ПХВ-трубу на 3 секции: две по 150 град. и одна секция 60 град. Красные линии – это лини реза. Чтобы удобнее.было видеть линию реза по всей длине, рекомендую наклеить изоленту, скотч или просто бумагу. Из отрезка трубы 150 град. получатся широкие лопасти, которые будут легко крутиться в слабый ветер, но медленно. Опытным путем вы сами можете подобрать оптимальный угол, исходя из практики, он находится где то между 75-150 град.

Для начала вырежьте широкие лопасти, а потом если нужно будет, то подрежьте их сделав более узкими. И запомните: «Семь раз отмерь – один раз отрежь».

После того, как все вырезано, я скруглил края. Если следовать аэродинамике, то нужно скруглить главную кромку и выровнять заднюю, но на практике, при использовании ПХВ-трубы я не увидел никакой разницы. В общем, вы можете сделать лопасти как эти [рис.2].

* ИЗГОТОВЛЕНИЕ УЗЛА КРЕПЛЕНИЯ ЛОПАСТЕЙ (Хаба).

Следующей задачей является изготовления узла крепления лопастей (ступица винта, хаб). Существует много различных способов изготовления. Я рекомендую сделать его из диска для пилы, его легко можно найти и он легко поддается сверлению. При помощи дрели просверлите 3 группы отверстий (по 2 в кадой) со смещением в 120 градусов (здесь вам может понадобиться транспортир). Расстояние в группе между двумя отверстиями – 1 дюйм [рис.5].

Если в качестве хаба вы тоже планируете использовать диск от пилы, то не забудьте сточить все зубья на нем, иначе если он по какой-либо причине оторвется, то может нанести вред вам и окружающим.

После того, как все просверлено и мы уверены в надежности и безопасности хаба, то можете прикрутить лопасти к нему при помощи болтов и гаек. Обязательно поставьте гроверную шайбу или используйте гайку с уплотнителем.[рис.6]



* ИЗГОТОВЛЕНИЕ ФЛЮГЕРА И ШАРНИРА ДЛЯ ПОВОРОТА.

Теперь мы должны изготовить поворотную платформу, на которой будет установлен наш генератор. Для этого используем квадратную трубу, кусок ПХВ-трубы, фланец и небольшой лист металла. На [рис.7] можно посмотреть примерный набросок, как это будет выглядеть [рис.8].



В первую очередь из куска железа необходимо вырезать хвост ветряка (флюгер). Форма не сильно важна и служит в основном для придания эстетического вида.[рис.9]

Далее, вдоль квадратной трубы мы делаем пропил (легче это сделать болгаркой). Длина не сильно важна, я рекомендую 20-25 см. Затем вставляем в прорезь наш флюгер и сверлим сквозные отверстия в трубе и листе. Закрепляем болтами.[рис.10]



Также необходимо предусмотреть какой-нибудь чехол для генератора, от непогоды. Для этого мы также используем пластиковую трубу. На рисунке ниже я думаю понятно как это будет выглядеть (боковое отверстие служит для электрических выводов).[рис.11]

Затем все красим и собираем до кучи. Прикрепляем мотор и чехол для него, к трубе хомутами. Снизу трубы, ближе к мотору, устанавливаем фланец и крепим его саморезами.[рис.12][рис.13]



* ИЗГОТОВЛЕНИЕ МАЧТЫ.

Любому ветряку необходима мачта (башня). Я изготовил ее из ПХВ-труб и различной фурнитуры для пластиковых труб. Для моей мачты понадобились: 1” ПХВ-труба, муфта для нее, 3 Т-образных отвода.

Мачта проста в изготовлении и получилось что-то похожее на это [рис.14]:



Далее, сажаем всю нашу конструкцию на получившуюся мачту [рис.15].

* ВЕТРЯК ГОТОВ

Осталось только посадить наш хаб с лопастями на вал мотора и наш самодельный ветряк готов.[рис.16]



На рисунке ниже вы можете увидеть экспериментальную конструкцию с шестью лопастями. Она вращается практически в безветрие, но обороты не превышают 100 об/мин.[рис.17]



В батарейном отсеке, питание подается параллельно с солнечными батареями. Я использую 2 аккумулятора. Можно использовать обычные автомобильные аккумуляторы. Не забывайте припаять диоды между аккумуляторами и генератором ветряка, иначе ток от аккумуляторов пойдет в генератор.[рис.18]

В ходе экспериментов выяснилось, что более тонкие лопасти лучше работают при моих ветровых условиях. Поэтому я использовал большие белые лопасти (см. предыдущие фотографии) немного обрезав их. [рис.19]
Результат — возросла скорость вращения (см. самое первое видео).

https://www.youtube.com/watch?v=Pawnoaxz-Fs
https://www.youtube.com/watch?v=RYSw8Tt35H8