В контакте

Как сделать ветрогенератор из автомобильного генератора

В этой статье я хочу расписать в общих чертах как можно сделать ветрогенератор из самых доступных и легко находимых материалов. Сам я имею опыт изготовления и успешного использования небольших ветрогенераторов на даче, как раз изготовленных из автомобильных генераторов, поэтому хочу рассказать что и как делается. Конечно большую мощность с такого ветрогенератора ожидать не стоит, так как он маленький и легкий, но 2-2,5ампер на ветру 5м/с это реальность, и 10ампер при ветре 10м/с. Если вас устраивает мощность такого ветрячка 10А*14V=140Watt, то идем дальше. Кстати на 24 вольта максимум с ветрогенератора видел 370ватт, поэтому можно и больше выжать если надо.

как сделать ветрогенератор

Генератор

Конечно первым делом понадобится автомобильный генератор и токарь чтобы выточить новый ротор. Ротор генератора нужно выточить новый так как генератор будет переделываться на магниты, по другому с родной катушкой никак. Конечно можно запитать катушку и вклеить пару магнитиков для самовозбуждения генератора, но катушка ротора сама потребляет около 2-3Ампера, поэтому всю энергию она будет кушать и в аккумулятор будет попадать что-то лишь на сильном ветре. В общем на магниты из-за того чтобы избавится от этой катушки и сэкономить 2-3 ампера зарядного тока, который пойдет на зарядку аккумулятора!.

генератор автомобильный Г700 в разобранном виде

У токаря нужно будет по размерам заказать новый ротор. Точится новый ротор под имеющиеся магниты, магниты отлично подойдут размерами 20*10*5мм, больше и мощнее не надо. Токарю нужно принести старый ротор и оба подшипника, передний и задний, и сказать что мол так и так под магниты делаю и диаметр ротора должен быть такой то. Диаметр нужно определить из толщины магнитов, скажем у вас генератор от классики и его диаметр 89мм, а магниты толщиной 5мм, тогда 89-5-5-1,5-1,5=76мм, на зазор нужно оставить примерно 1,5мм, меньше не надо, так как уголки магнитов не плотно прилегают к ротору и будут немного торчать.

Магниты

Ширина статоров автомобильных генераторов обычно составляет 25мм, поэтому магниты длинной 20-30мм отлично подходят. А вот количество зубов на статоре может быть разным, от грузовых машин и тракторов обычно генераторы на 18 зубов, а на статорах генераторов от легковых обычно 36 зубов. Лучше если будет статор на 36 зубов, так как из моей практики магнитное залипание получается меньше, а следовательно потом винту будет легче стартовать. Количество магнитов для генератора на 36 зубов нужно 24шт (24полюса), а для генератора на 18 зубов, магнитов нужно 12шт(12полюсов), или 24 шт(по два магнита на полюс).

Магниты на роторе располагаются через равные расстояния с чередованием полюсов (SN). Если зубов на статоре 36, то на роторе должно быть 24 полюса, если к ним поднести магнит, то магнит должен отталкиваться и притягиваться поочередно от каждого полюса. Магниты нужно располагать прямо, без всяких скосов. Магниты ставят под скосом чтобы снизить залипание, но статор короткий и залипание вы не снизите, а вот эффективность магнитов упадет из-за замыкания магнитного поля через кончики полюсов.

Если статор на 18 зубов, то полюса можно составлять из нескольких магнитов, например по два на полюс, тогда два (S) а два (N). Чтобы точно разместить магниты нужно разметить ротор по кругу, а далее магниты обматываются обычным скотчем и внутрь заливается эпоксидная смола. Чтобы было надежнее можно магниты предварительно приклеить и потом сверху обмотать тонкой нитью, и заливать эпоксидной смолой, но я вообще сейчас не заливаю магниты эпоксидкой, обматываю нитками ровненько в один слой и несколько раз обматываю скотчем и все отлично и надежно держится.

Статор

Статор генератора придется перемотать так как лопасти не смогут крутить генератор как двигатель автомобиля под 2000-4000об/м, следовательно генератор будет давать очень низкое напряжение 2-5вольт, которого для зарядки аккумулятора на 12(14)вольт не достаточно. Перемотка только на первый взгляд страшна, а на самом деле все проще. Для перемотки нужно раздобыть более тонкий провод диаметром 0,6-1мм, но не толще и не тоньше, иначе будет не совсем то что нужно. Перемоткой генератора мы добьемся что уже при 200-300об/м генератор будет давать напряжение больше 14вольт, а значит сможет заряжать аккумулятор, а штатная обмотка достигает начала зарядки при примерно 1000об/м, то-есть мы поднимем напряжение генератора в четыре-пять, а то и шесть раз, зависит от толщины провода и количества витков.

Перематывается генератор так, сам генератор изначально имеет трехфазную обмотку, преимущество перед однофазной в том что нет вибраций при вращении ротора под нагрузкой и мощность выше. И мы тоже намотаем новую трехфазную обмотку. Сначала надо удалить старую обмотку, для этого можно бросить статор в костер, обмотка и лак обгорят и все легко удалится, далее можно почистить статор от сажи и промыть (можно и покрасить).

Для перемотки понадобится эмаль-провод диаметром 0,6-1мм и пленкоэлектрокартон. Пленкоэлектрокартон нужен в качестве прокладок между проводом и железом статора чтобы не-было замыкания на железо. Из него нарезаются бумажки и вставляются в пазы между зубами статора, кстати если не найдете, то можно использовать и обычный картон, но когда мотаете каждую катушку проверяйте на замыкание на железо, контакта с железом не должно быть.

Перемотка статора

Намотка начинается с первой фазы, мотается через каждые два зуба, эти зубы остаются для второй и третей фазы. Намотать катушки можно двумя способами. Первый это так называемая всыпная обмотка, когда катушки сначала наматываются на оправке, а потом заправляются в пазы. Второй способ, это намотка прямо на зубы, он предпочтительней, так как укладка провода плотнее виток к витку, витков входит больше, значит и напряжение будет выше. Так же при намотке прямо на зубы уходит провода меньше так как лобовые части катушек не длинные, а меньше провода, меньше сопротивление фазы, больше ток отдаваемый генератором.

Начинаете мотать с любого первого зуба в любую удобную сторону, хоть по часовой стрелке, хоть против. На первый зуб тоже без разницы в каком направлении, главное начинаете накручивать виток к витку от корня к кончику зуба. Когда пройдете ряд до кончика, то обратно второй слой к корню, главное плотненько и ровно. Если статор у вас от классики на 36 зубов, то должно получится на зубе три ряда по 12-13 витков, всего 36-39витков. Если будет чуть больше или меньше, то не страшно, можно мотать не считая витки, прошли ряд от корня до кончика и обратно. Если провод 1мм, то два ряда витков получится.

Намотав первый зуб чтобы катушка не разматывалась на нее можно капнуть супер клеем и приклеить кусочек бумаги там где кончается и выходит провод. Дальше пропустив два зуба так же и в том же направлении мотаем следующую катушку. Если мотаете против часовой стрелки, то и все катушки в фазе так же в одном направлении, это важно. Когда намотаете все катушки одной фазы, то у вас будет на выходе два провода, начало и конец фазы. Когда намотаете три фазы, то на выходе будет шесть проводов, которые потом перед диодным выпрямительным мостом нужно соединить звездой или треугольником. После намотки статор нужно пропитать лаком или эпоксидной смолой чтобы обмотка уже больше не двигалась (можно пропитать краской).

Соединение фаз треугольником дает больше силы тока Амперы, но напряжение ниже, поэтому лучше соединять звездой, она дает больше напряжение, а значит и начало зарядки аккумулятора раньше.

Треугольником соединяется так, начало первой фазы с концом второй, начало второй с концом третье, а начало третьей с концом первой. Три эти соединения и есть выход на диодный мост, а после него уже два провода (+-).

Звездой соединяется так, все концы фаз или начала фаз соединяются вместе (три провода), а три свободных конца на диодный мост. Ниже на картинке изображено соединение звездой и треугольником, U1, U2, U3 это концы на диодный мост.

соединение фаз звезда и треугольник

Когда генератор будет готов естественно его нужно покрутить и узнать что он выдает. Это можно сделать например шуруповертом или дрелью. Если при 300об/м генератор после диодного моста выдает 20-30вольт, значит все нормально, если очень мало, то что-то вы сделали не так, но не будем о грустном. Еще желательно измерить сопротивление фаз по отдельности в Омах. Сопротивление будет 2-3 Ома и это нормально, можно даже высчитать какой ток будет идти на зарядку аккумулятора при разных оборотах.

Например у вас при 300об/м 25вольт, тогда 25вольт минус напряжение аккумулятора 14вольт и разделить на сопротивление фазы, 25-14:2=5,5Ампер, но у нас соединение звездой значит разделить 5,5:1,7= 3,2А, значит при 300об/м вы получите 3,2Ампер ток зарядки, но есть потери на диодном мосту и в проводах, поэтому реально будет меньше, около 2-2,5А. Так как напряжение растет в линейной зависимости от оборотов то ток зарядки можно посчитать на любых оборотах. Например при 900об/м будет 75-14:2=30Ампер, но надо учитывать что КПД генератора упадет из за реактивного внутреннего сопротивления и возрастут потери в проводах и пр, и останется примерно половина, а остальное потратится на нагрев катушек генератора и проводов. Провода кстати надо потолще, как минимум 2,5квадрата, а если ветряк очень далеко от аккумулятора, более 20 метров, то провод нужен сечением потолще.

Рама и ось

После того как генератор готов можно придумывать как сделать раму. Сначала нужно сделать поворотную ось, проще ее заказать у токаря. Ось не обязательно делать там с токосъемниками, достаточно сделать простую ось с отверстием для кабеля внутри (полая ось). Я не использую токосьемные кольца со щетками, провод проходит внутри поворотной оси и ничего не перекручивается, поэтому не замарачивайтесь ненужными сложностями.

Раму для крепления генератора, хвоста и поворотной оси придется наверно делать металлическую и понадобится сварка, отрезная машинка (болгарка) и дрель. Ниже вариант изготовления рамы, сделана из подручного металлолома, для крепления генератора приварены две трубки, ну в общем понятно, размеры примерные.

рама ветрогенератора своими руками

Ветроколесо

После рамы остается самое сложное, это винт ветрогенератора. Самое простое из чего его можно сделать это обыкновенные канализационные трубы диаметром 110мм и 160мм, лучше из доступного 160мм. Трубы большего диаметра сложнее найти, поэтому 160мм, кстати трубы только оранжевые, серые не пойдут, они после резки сворачиваются, деформируются.

Лопасти это сложная часть, так как должна быть правильная аэродинамика лопасти, то-есть лопасть нужно рассчитывать чтобы получить нужную быстроходность и КИЭВ. Для расчета винта есть специальная программа в виде таблицы эксель, там можно вводить данные и получить готовые размеры для вырезания лопасти, подробнее здесь - Расчёт лопастей из ПВХ труб.

Там кстати уже есть скриншоты готовых винтов, например Лопасть 3D1500Z5T160 хорошо подойдет если генератор перемотан проводом 0,6-0,8мм. А если проводом 0,9-1,2мм, то Лопасть 3D1500Z6.5T160.

Для новичков эти расчеты могут оказаться сложными, тогда есть еще вариант. Вот здесь - Универсальная лопасть я в программке просчитал универсальные координаты, которые высчитываются самостоятельно исходя из диаметра трубы. В программе эксель я проверил лопасть при разной длинне и на разных диаметра и результаты хоть и разнятся, но примерно одинаковы и средний КИЭВ 0,3. Можно ставить от трех до шести лопастей, изменяется быстроходность, но мощность остается одинаковой. Эта универсальная лопасть опробована мной на ветряке из автомобильного генератора, делал четыре лопасти диаметром 1,3м.

универсальная лопасть

Рассчитывается лопасть очень просто, диаметр трубы нужно разделить на пять, к примеру 160мм/5=32мм, Эти 32 миллиметра нам и нужны. Далее отрезаете кусок трубы нужной длинны и чертите линию вдоль. Далее от корня лопасти по линии делаете две отметки, первая на длинне 15%, вторая на длинне 50%.

На картинке обозначены буквы, это размеры от линии до точек. Длиннна лопасти 75мм под винт 1,6м, который хорошо подойдет для переделанного автогенератора.

Точка А, 32*2=64мм, корень лопасти
ТочкаБ, 32*4=128мм, длинна 15%
ТочкаВ, 32*2,5=80мм, длинна 50%
ТочкаГ, 32*2=64мм, кончик лопасти

Точки Д-Е это прямая линия, на которой свелятся отверстия для крепления лопасти, точки Д,Е отмечаются на расстоянии 32, мм, тоесть умножаются на 1.

То есть первый размер умножаем всегда на 2 (А), второй на 4(Б), третий на 2,5(В), четвертый на 2(Г), и линия для крепления на 1(Д-Е). По этой методике можно делать лопасти из труб любого диаметра и лопасти делать любой приемлемой длинны. Например из 110-й трубы делать лопасти длиннее 55см смысла нет, они слишком жидкие получаются и на сильном ветре будут прогибаться, сильно шуметь и флаттировать. Из 160-й до 80см, и тд. br>
обработка кромок лопасти

Кстати после вырезания нужно обработать кромки лопасти. Фронт лопасти надо закруглить, а тыл заострить. фронт это передняя кромка, которой она вращается вперед, а задняя кромка это тыл.

Контроллер

Контроллер конечно проще купить готовый, тем более что они не так дороги, правда в основном нужно заказывать в иностранных интернет магазинах, так как наши перекупщики накручивают как минимум двойную цену. Но контроллер можно изготовить самостоятельно. В этой статье подробно про это описано Балластный регулятор для ветряка, подробнее смотрите в разделе "Мой небольшой опыт", так три статьи про контроллер.

Вот наверное все, надеюсь ничего не упустил, если есть вопросы остовляйте комментарии или пишите вконтакте.