company_banner

Ветрогенератор на заднем дворе

Original author: Ulrich Schmerold
  • Translation
Настоящий ветрогенератор — это слишком дорого в том случае, если его планируется использовать для решения простых домашних задач, не требующих большой мощности. Если всё, что нужно — это немного энергии для LED-освещения или для проекта, основанного на Raspberry Pi Zero, это как-то несоразмерно довольно серьёзным деньгам, которые придётся заплатить даже за небольшой ветряк. То же касается и школьных экспериментов, время и деньги, уходящие на организацию которых, обычно стараются свести к минимуму. Школы часто стеснены в средствах.

В этом материале мы расскажем о том, как создать собственный маленький ветрогенератор. Делать мы его будем из велосипедных запчастей и из того, что можно купить в строительном магазине. Стоимость проекта находится где-то в районе $80-150. На создание генератора уйдёт 8-16 часов. При ветре, который чуть сильнее «слабого ветра» по шкале Бофорта, наш генератор способен дать около 1 ватта мощности. Этого достаточно для того чтобы зарядить небольшую батарею, а значит, энергия у нас будет и в безветренную погоду.


Домашний ветрогенератор

Описываемая здесь маленькая ветряная турбина — это, по сути, экспериментальный проект, в ходе работы над которым можно освоить основы ветроэнергетики. Эту турбину нельзя назвать абсолютно надёжным источником энергии. Не стоит ждать от неё чудес! Кроме того, учитывайте, что сильный ветер опасен для нашей турбины. Эта машина не рассчитана на нормальную работу при таком ветре. Он её, скорее всего, разрушит. Поэтому турбину стоит убирать в плохую погоду. В частности, нужно учитывать то, что её обломки, носимые ветром, могут кого-нибудь поранить.

В отличие от типичных коммерческих турбин с горизонтальной осью вращения, оснащаемых тремя лопастями, закреплёнными на горизонтальном валу, в нашем проекте используется вертикальный вал ротора. Это избавляет нас от необходимости в механизме, учитывающем направление ветра, и сильно упрощает проект турбины. Наш генератор, в сущности, представляет собой велосипедное колесо, смонтированное на вертикальной стойке, которое связано с электрическим генератором. В роли лопастей ротора используются восемь «полутруб», вырезанных из дешёвых пластиковых (PVC) канализационных труб и прикреплённых к ободу колеса.

Турбина начинает вращаться при достижении ветром силы, примерно соответствующей 2 баллам (около 6 км/ч) по шкале Бофорта (смотрите таблицу ниже). Если сила ветра достигает 5 по шкале Бофорта (около 30 км/ч), турбина даёт около 1 ватта мощности (по нашим измерениям — 147 мАч при 6,7 В).

Шкала Бофорта (по материалам Википедии)

Баллы Бофорта Словесное определение силы ветра Средняя скорость ветра
м/с км/ч узлов
0 Штиль 0—0,2 < 2 0—1
1 Тихий 0,3—1,5 2—5 1—3
2 Лёгкий 1,6—3,3 6—11 4—6
3 Слабый 3,4—5,4 12—19 7—10
4 Умеренный 5,5—7,9 23-28 11—16
5 Свежий 8,0—10,7 29—38 17—21
6 Сильный 10,8—13,8 39—49 22—27
7 Крепкий 13,9—17,1 50—61 28—33
8 Очень крепкий 17,2—20,7 62—74 34—40
9 Шторм 20,8—24,4 75—88 41—47
10 Сильный шторм 24,5—28,4 89—102 48—55
11 Жестокий шторм 28,5—32,6 103—117 56—63
12 Ураган 33 и более 118 и более 64 и более

Шкала силы (скорости) ветра, используемая в наши дни, разработана в 18 веке британским моряком Сэром Френсисом Бофортом (1774 — 1857). Но его нельзя назвать первым, кто приложил усилия к созданию подобной шкалы. Шкале Бофорта предшествовали другие работы, в частности, характеризующие силу ветра по его воздействию на лопасти ветряных мельниц (инженер Джон Смитон, 1759). В том же направлении работал британский географ и гидрограф Александр Далримпл (1737 — 1808). Ещё более ранние шкалы силы ветра созданы астрономом Тихо Браге (1582), естествоиспытателем Робертом Гуком (1663) и Даниэлем Дефо (1704) — купцом, мятежником, шпионом и автором «Робинзона Крузо». В 1829 году Френсис Бофорт был назначен гидрографом Британского Адмиралтейства и передал свою шкалу всем, кому она могла понадобиться. С тех пор шкала Бофорта стала стандартным инструментом для измерения силы ветра.

Материалы и инструменты


Материалы:

  • Переднее велосипедное колесо диаметром 28 дюймов и электрический генератор. Я купил новый генератор на eBay за €40, но в Европе часто встречаются подержанные генераторы. В США можно найти такой на eBay, а можно купить дешёвую динамо-втулку Shimano и установить её в старое колесо.
  • 2 4-дюймовые PVC-трубы (условный проход трубы — 110 мм) длиной 2 метра. Я использовал тонкостенные трубы, но то, какими именно они будут, особой роли не играет.
  • 16 крепёжных винтов с гайками и с большими шайбами. Длина и диаметр винтов зависят от характеристик обода колеса.
  • Стальная водопроводная оцинкованная труба диаметром 1 1/2 дюйма с резьбой по обоим концам. Её длина (высота мачты ветряка) подбирается самостоятельно и зависит от условий, в которых придётся работать генератору.
  • Стальная трубопроводная арматура для водопроводной трубы 1 1/2 дюйма. Торцевая заглушка (она совершенно необходима) и тройник (необязательно).
  • Повышающе-понижающий (buck-boost) преобразователь напряжения DC-DC, такой, как Mesa #DSN6009 4 A. Я рекомендую преобразователь с выходной мощностью 30 Вт.
  • 2 электролитических конденсатора, 2200 мкф, как минимум 12 В.
  • Мостовой выпрямитель. Минимум — 500 мА.
  • Диод 1N4007.
  • Термоусаживаемые трубки или изолента.
  • Проволочные тросы и винты с петлями (необязательно). Всё это может понадобиться для фиксации мачты.
  • Мешок цемента (необязательно). Может понадобиться для крепления мачты.

Инструменты:

  • Ножовка или электролобзик для резки тонких PVC-труб.
  • Дрель со свёрлами для пластика и металла.
  • Отвёртка и/или гаечный ключ и комплект насадок, подходящих для используемых винтов, гаек, болтов.
  • Паяльник и припой.

Делаем ветрогенератор из велосипедного колеса


Начнём работу над ветрогенератором. Мы будем пользоваться мачтой, сделанной из стальной водопроводной трубы, которая, возможно, будет закреплена в земле с помощью бетона. Принимая решение о высоте мачты и о способе её крепления стоит почитать местные законы. Возможно, в зависимости от условий эксплуатации генератора, мачту понадобится закрепить с использованием растяжек.

▍1. Вырезание лопастей турбины



Рис. A

Мы использовали тонкостенные канализационные PVC-трубы (Рис. A). В Германии, где я живу, такие трубы окрашены в оранжевый цвет, в Северной Америке такие трубы обычно белого цвета.


Рис. B

Мы, с использованием пилы, можем вырезать 4 лопасти из одной двухметровой трубы (Рис. B). Нам нужно 8 лопастей. Постарайтесь резать трубы точно по центру. В идеале все лопасти должны иметь одинаковый вес.

▍2. Прикрепление лопастей к генератору



Рис. C

В роли генератора мы используем велосипедное колесо (обод) с закреплённым в нём генератором (Рис. C). Лучше всего подходят колёса с алюминиевым ободом, так как их легче сверлить. Если вы взяли колесо от старого велосипеда — не забудьте снять с него шину, камеру и тормозные диски.


Рис. D

Прикрепите к колесу лопасти так, как показано на Рис. D, используя 2 винта, гайки и большие шайбы. Лопасти должны быть распределены по ободу равномерно (возможно, вам в этом поможет подсчёт количества спиц между лопастями) и выровнены по центру обода.

▍3. Сборка мачты



Рис. E

Мачту мы будем делать из оцинкованной стальной водопроводной трубы с резьбой на обоих концах. В торцевой заглушке (Рис. E) надо просверлить 9-миллиметровое отверстие и прикрутить колесо к заглушке, пропустив через это отверстие ось генератора с резьбой (Рис. F ниже). После того, как мачта будет надёжно закреплена (!), можно прикрутить к ней заглушку.


Рис. F

В деле надёжной установки мачты может пригодиться тройник, прикрученный к той части трубы, которая будет закреплена в земле и залита бетоном. Тройник позволит надёжно зафиксировать мачту в бетоне. При этом вес бетона должен быть достаточно большим для того чтобы поддерживать и фиксировать мачту. Вся конструкция должна быть надёжно закреплена. В результате, если ожидается буря, можно просто открутить нижнюю часть мачты от бетонного основания и убрать турбину в безопасное место.

Не стоит недооценивать силу, с которой ветер воздействует на окружающие предметы. Эта сила возрастает пропорционально кубу (третьей степени) скорости ветра! Поэтому, если нужно, зафиксируйте мачту с помощью растяжек.

▍4. Сборка электронных компонентов



Рис. G

Наша ветроэлектростанция рассчитана на зарядку свинцово-кислотного аккумулятора с помощью тока, генерируемого динамо-машиной. Используемый нами электрогенератор вырабатывает переменный ток, который мы преобразуем в импульсный постоянный ток, используя мостовой выпрямитель. Этот ток, для его сглаживания, передаётся на два электролитических конденсатора ёмкостью 2200 мкф.

Сглаженный постоянный ток затем подаётся на повышающе-понижающий преобразователь (на eBay он стоит примерно $10), который используется в роли регулятора зарядки аккумулятора. Он преобразует входное напряжение, находящееся в диапазоне от 1,25 до 30 В, в заданное постоянное напряжение. Мы установим выход конвертера на 0,7 вольта выше конечного напряжения заряда аккумулятора (для компенсации прямого напряжения диода). Диод 1N4007 нужен для того чтобы предотвратить обратный ход тока от аккумулятора к конвертеру.

Например, 6-вольтовый свинцово-кислотный аккумулятор имеет напряжение зарядки 7,2 В. Учитывая необходимость добавления прямого напряжения диода, которое равняется 0,7 В, конвертер нужно установить на выходное напряжение в 7,9 В.

Электрическая нагрузка (это может быть что угодно, например — светодиод) будет подключена к выходам аккумулятора. Учитывайте то, что эта нагрузка должна поддерживать выходное напряжение, установленное на конвертере. Сам генератор может быть способен дать лишь небольшой ток, а батарея может выдать несколько ампер. Последствия короткого замыкания могут быть весьма печальными (может случиться пожар). Для того чтобы предотвратить несчастные случаи, нужно, независимо от того, что именно вы подключаете к ветрогенератору, принимать соответствующие меры безопасности.

Штормовое предупреждение!


После того, как электронные компоненты генератора собраны, всё готово к тому, чтобы превратить силу ветра в электроэнергию! Теперь перед вами раскрываются возможности владельца ветрогенератора.

Наш генератор, правда, это всего лишь экспериментальное устройство, недорогая практическая демонстрация принципов работы ветряных турбин, которая может найти применение, например, в школах. Эта турбина не рассчитана на работу при сильном ветре. Когда турбина не используется, или если сила ветра превышает 6 по шкале Бофорта, всю конструкцию нужно разобрать и куда-нибудь спрятать.

Велосипедное колесо и лопасти из труб не рассчитаны на постоянное использование, в особенности — при сильном ветре. Вы можете сами усилить конструкцию в том случае, если хотите, чтобы ветрогенератор работал бы на постоянной основе. (Правда, надо сказать, что моя конструкция оказалась прочнее, чем я ожидал. Я оставил её в саду и она работала там при любой погоде — до тех пор, пока не вышла из строя одна из растяжек. Тогда мачта рухнула и сломалась одна из лопастей турбины.)

Если вас интересует тема ветрогенераторов — можете взглянуть на этот материал и посмотреть это видео. Загляните на этот сайт, посвящённый генератору Chispito. Вот и вот — ещё пара полезных ресурсов.

А вы хотите построить собственный ветрогенератор?

RUVDS.com
VDS/VPS-хостинг. Скидка 10% по коду HABR

Comments 105

    +11
    Эта сила возрастает пропорционально кубу (третьей степени) скорости ветра!
    Сила возрастает пропорционально квадрату скорости. А вот мощность растёт пропорционально кубу.
      +8
      Например, 6-вольтовый свинцово-кислотный аккумулятор имеет ток зарядки 7,2 В.

      Я надеюсь, что имелось в виду напряжение.

        +3

        Тут и ток в mAh

        +4
        Вероятно у них там втулочная динамо машина это обыденность, в каждом сарае валяется старая ненужная. А у нас же скорее из диковинок.
          +5
          Во многих странах велосипед ОБЯЗАН быть оснащен световыми приборами.
          Резко повышает шансы на выживаемость велосипедиста в вечернее время.
          Поэтому, самое распространенное — это простейшее динамо с фарой.
            +4

            Самое распространенное — это светодиодная фара на батарейках АА. Потому что она в десятки раз дешевле. И не надо никаких проводов и сложного монтажа. Так что я согласен, что у нас динамо — из диковинок. Даже мотор-колесо, по-моему, чаще сейчас встречается.

              0

              В европе у очень многих великов старых такое динамо, о батарейках думать не надо.

                +2
                Совершенно верно. С тех пор как в Германии стали ставить массово динамовтулки их стоимость упала с ~75 до ~45 $. Там действуют правила допуска транспортного средства к эксплуатации на дорогах — StVZO, требующие наличия исправного и включённого переднего белого и заднего красного фонарей, а также боковых катафот при движении в тёмное время суток. Штраф за несоответствие требованиям — 40 евро. Новая редакция требований включает также отсутствие ослепления прохожих и встречного транспорта, т.е. чёткую верхнюю границу светового пучка, а не хотспот всем в глаза, как часто происходит у нас.

                Динамовтулка — необязательное, но удобное устройство, запитывающее и заднюю и переднюю фару и не зависящее от заряженности аккумуляторов/свежести батарей. Сел, поехал — засветил.
                  0
                  А сколько такие динамо добавляют усили яна педали? Помнится в детстве динамо шли на ножке, чтобы его легко можно было от колеса отключить днем — сил на его вращение тратилось прилично.
                    +1
                    По личному опыту — добавленное усилие незаметно.
                    Если раскрутить колесо с динамо-втулкой (и подключенной фарой), оно будет крутиться почти столько же, как и без неё.
                    Кроме того, когда цепь фары разомкнута, динамо не создаёт дополнительного усилия.
                      0
                      И всё же у спортивной втулки сопротивление ниже и накат выше, да и эффект залипания меньше, чем у обычной.
                      0
                      у них мощности только чтобы фару и засветить, ватт 5 при номинальных оборотах. Только поэтому у автора при габаритах ветряка ватт на 500 снимается только 1… Ему бы нормальный генератор туда и было бы счастье.
                        +1
                        В номинале почти все велодинамки, и бутылочные, и втулочные — 6В 3Вт, просто заставить бутылочную работать в полную силу сложнее — она стирает борт покрышки, проскальзывает в дождь/грязь. Есть модификации втулок на 1,5 Вт уменьшенного диаметра, что всё ещё достаточно для заднего и заметного переднего света, появились после перехода на светодиоды — раньше были галогенные лампы, которым 1,5 Вт мало.
                        Тем не менее при высокой скорости динамка может генерировать на несколько ватт больше мощности, если ограничивать снимаемый ток величиной 0,4-0,5 А. Конечно, усилие на вращение педалей увеличивается, хоть и незначительно — обычный велосипедист в прогулочном темпе генерирует около 100 Вт мощности, 3 Вт на динамку это 3%, тренированный — 300 Вт, «лоси» — до 1000 Вт.
                          +1
                          «лоси» генерируют такую мощность около минуты:
                          www.youtube.com/watch?v=48nbFsnm_Hs

                          вообще, для справки 735 Вт — это уже «лошадиная сила».
                            0
                            Забавно, спасибо. Может статься, что неидеально подобран профиль нагрузки — чемпион явно «ехал в стену», возможно при выборе согласованной нагрузки удалось бы снять больше мощности.
                            По аналогии обсуждаемая динамка сдувается при превышении снимаемого тока 0,5 А, хотя без превышения напряжение может заметно расти.
                  0
                  Кстати мотор-колесо с прямым приводом вполне можно исользовать.
                  –12
                  Назовите хоть одну страну, где велосипед обязан быть оснащен светочами приборами, с прусами только пожалуйста
                    +4
                    ПДД РФ, 19.1
                    19.1. В темное время суток и в условиях недостаточной видимости независимо от освещения дороги, а также в тоннелях на движущемся транспортном средстве должны быть включены следующие световые приборы:
                    на всех механических транспортных средствах — фары дальнего или ближнего света, на велосипедах — фары или фонари, на гужевых повозках — фонари (при их наличии);
                      0
                      Тут нет ничего про то, что велосипед обязан быть оборудован фарой, а лишь то то, что в темное время суток надо ездить с фарой, большинство же не ездит на великах по ночам и устанавливать ничего не обязаны. В отличие от автомобиля, который реально обязан быть оборудован фарой для езды по дорогам общего пользования.
                        0

                        Как ни странно, 19.5 тоже


                        19.5. В светлое время суток на всех движущихся транспортных средствах с целью их обозначения должны включаться фары ближнего света или дневные ходовые огни.

                        (тут не выделения механических транспортных средств. Возможно, это недоработка формулировки, но вот оно так).

                          0
                          Выходит, что на лошадь тоже надо ставить :)
                            0

                            Если следовать букве — то так-то да.

                        0
                        Германия, StVZO, §67
                        (3) Fahrräder müssen mit einem oder zwei nach vorn wirkenden Scheinwerfern für weißes Abblendlicht ausgerüstet sein. Der Scheinwerfer muss so eingestellt sein, dass er andere Verkehrsteilnehmer nicht blendet. Blinkende Scheinwerfer sind unzulässig.
                        (3) Велосипеды должны быть оборудованы одной или двумя передними фарами ближнего света белого цвета. Фару необходимо отрегулировать так, чтобы она не ослепляла других участников дорожного движения. Мигающие фары не разрешены.
                          0
                          «Фару необходимо отрегулировать так, чтобы она не ослепляла других участников дорожного движения. Мигающие фары не разрешены.»

                          Золотые слова.
                          Спасибо, попадалось но потерял. С сожалением вижу в телепередачах, что в Европе в целом не придерживаются данного правила.

                          Кстати, фары с отметкой StVZO сразу имеют проработанный конструктив. Обычный фонарь бесполезно регулировать, тут нужно световое пятно не круглой/овальной формы, а ассиметричное с чётким ровным верхним крем, что в автомобильной оптике обычно достигается задорого линзированием и шторкой, здесь получается автоматически простым расположением кристалла светодиода на верхней плоскости фары, снизу асферический отражатель, имеющий также изгиб для создания неяркого лепестка освещения вверх — на дорожные знаки и ветки деревьев. Просто, дёшево, практично. Такое решение определённо не сможет составить конкуренцию встречному колхозному ксенону, но при отсутствии освещения на дороге с задачей справляется на 5/5.
                      0
                      На прошлой неделе в Декатлоне обратил внимание на велосипед с толстой передней втулкой.
                      Пощупал провода на вилке: это как раз такой же генератор.
                        0
                        А бесколлекторный прямоприводной моторчик электровела в хабе пойдет же под такой проект? Только лопастя поздоровей нацепить?
                          0
                          Да, бесколлекторники от электротранспорта очень популярны в генераторах.
                            0
                            ЕМНИП нужны обороты, близкие к работе в режиме двигателя, иначе КПД будет низким.
                              0
                              Ну да, поэтому бесколлекторные и популярны, в отличии например высоко оборотистых коллекторников. Для электровелов, у которых мотор в хабе колеса, скорость в пару сотен оборотов в минуту норма.
                          +3
                          В Украине последние несколько лет начали продавать б/у велосипеды из Европы, так вот у них чуть ли не у половины такое установлено. Т.е., кажется, что да, в Германии или Нидерландах втулочная динамо-машина действительно в каждом (вело) сарае валяется.
                            0

                            Велосипеды для города/велопутешествий обычно комплектуются динамо втулкой.
                            Я хочу решить задачу подавления пульсаций фары от такого генератора на скорости 5-10км/ч.

                              0
                              Переключаться на аккумулятор разве что.
                                0
                                У меня в штатном велофонаре стоит ионистор на 1F, он и пульсации сглаживает, и обеспечивает некоторое время работы фонаря при остановке.
                                  0

                                  У меня B&M Lumotec EYC T Senso Plus
                                  Там что-то такое есть. Он на стоянке светит довольно долго. Но вот когда едешь по паркингу моргает страшно.

                                  0
                                  конденсатор побольше засунь в фару.
                                    +1

                                    Сглаживающий конденсатор?

                                      +1
                                      Конденсаторы почти бесполезны, ионисторы тоже не полностью гасят пульсацию. А вот два последовательно соединённых дохлых нокиевских аккумулятора BL-4C на удивление хорошо справились, даже заметно восстановились сами в процессе. В них встроен BMS-контроллер, которого оказалось вполне достаточно для менеджмента батарей. Правда, попадались аккумуляторы с единственной деталью на плате — резистором, такой вероятно не подойдёт.
                                    +1
                                    Настоящий ветрогенератор — это слишком дорого в том случае, если его планируется использовать для решения простых домашних задач, не требующих большой мощности. Если всё, что нужно — это немного энергии для LED-освещения или для проекта, основанного на Raspberry Pi Zero, это как-то несоразмерно довольно серьёзным деньгам, которые придётся заплатить даже за небольшой ветряк.

                                    Если бы вопрос стоял так, а не «побаловаться», то все закончилось бы небольшой солнечной панелью.
                                      –1
                                      насколько небольшой?
                                      я купил ради интереса 17х17 см панель, и она генерирует фиг да маленько. даже обычный мобильник (не смартфон) заряжать надо сутками.
                                        0
                                        насколько небольшой?
                                        я купил ради интереса 17х17 см панель, и она генерирует фиг да маленько. даже обычный мобильник (не смартфон) заряжать надо сутками.

                                        Такие игрушечные есть смысл использовать только ради побаловаться, наверное, особенно если пытаться от них что-то напрямую запитывать(без какого-то аккумулятора). Хотя качественные, даже такого размера будут выдавать адекватную мощность на номинальном(1000W солнечной радиации на м2) солнце. К примеру, Sunpower MAXEON GEN III выдают номинальные 3.5W при площади ячейки 153см2. Там у них уже есть 5 поколения ячейки, вроде еще лучше, но ссылку на datasheet на сами ячейки на их сайте найти не смог.
                                          +1
                                          1000W на квадрат — это при ясной погоде, перпендикулярно солнечным лучам, при оптимальном соотношении тока и напряжения…
                                          Никто не закладывается на получение номинальной мощности. А компенсировать приходится площадью и ценником.

                                          И да, использовать панель 17х17см для зарядки мобильника — пустая затея.
                                            0

                                            1Квт это на экваторе на уровне моря в идеальных условиях в полдень. В наших же реалиях всё сильно хуже...

                                              0
                                              я конечно извиняюсь…
                                              Скрытый текст
                                              image

                                              Но неужели эта картинка настолько недоступна и запрятана от всех?:)
                                                +2

                                                Вы в единицах измерения то разберитесь. Чем отличается "1 кВт" от "1900 кВт*ч суммарно за год", например.


                                                Ну и Солнечная постоянная

                                                  0
                                                  Очень позитивная картинка, ведь по ней разница между Римом и Лондоном всего в полтора раза. Устанавливая панелей в 1.5 раза больше чем нужно, это покрывается (при этом ни инвертор, ни аккумы наращивать не нужно, так что в сумме разница в затратах 10-20%). У каждого инвертора есть максимальная мощность на вход, вот ее лучше не превышать. Даже на юге это очень выгодно делать (хоть на 20%, но больше панелей), ведь солнце в зените не целый день и не круглый год.
                                                    0
                                                    Вы кажется забыли про критическую помеху на пути солнечных лучей к солнечным панелям:
                                                    Рим
                                                    Рим
                                                    Лондон
                                                    Лондон

                                                    Но если запустить панели на воздушных шарах на эшелон 180…
                                                      0

                                                      Я думаю, что учитывая average annual sum и неравномерность показаний на одной широте (та же Украина) — погода и ночь там учтены.


                                                      Если брать Лондон с его ~1100 kWh, то это в среднем 1100 / 365 / 24 = 125Вт с квадрата — вполне адекватно. С современными батареями с КПД около 20% это смешные 25 Вт на выходе.

                                            0

                                            В 2010-х купил на ebay солнечную панель 12х12см.
                                            Радиоприемник на участке вполне работал от неё. Т.е думаю пару ватт там точно было

                                          +7
                                          Если честно, как-то слабовато. Судя по статье турбина дает при довольно сильном ветре около одного ватта. Т.е. даже, если она будет крутиться круглосуточно, то за месяц выработает менее 1 кВт энергии. Т.е. в деньгах это примерно 5-6 руб. экономии, за месяц…
                                          Лучше уж небольшую солнечную панельку поставить, чем наблюдать мельтешение этих лопастей и иметь на участке еще одну мишень для молний.
                                            +1
                                            на вскидку она должна больше отдавать, но нужен другой генер
                                              0
                                              Динамовтулка мало дает, даже зарядку мобилы с трудом тянет
                                                0
                                                Помимо генератора, на вскидку, надо два колеса на одной оси, для жесткости.
                                                И увеличить крутящий момент, увеличением диаметра с 28"" до 280" ).
                                                  0
                                                  Конструкция получится гораздо сложнее. Тут самый смак — в простоте.
                                                    0
                                                    Я не оч в механике, но для генера можно наверное и MPPT по аналогии с панельками. Дабы поймать максимальную отдачу.
                                                0
                                                Номинальное напряжение динамовтулок, как и бутылочных генераторов — 6 В, ток 0,5 А. При росте скорости вращения напряжение может расти вплоть до 40 В, но сила тока, к сожалению, ограничена 0,5 А — если пытаться снимать больше, проседает напряжение, похоже из-за небольшого сечения провода, которым намотаны обмотки генератора.

                                                Тем не менее, снимаемую мощность можно увеличить, подняв скорость вращения и контролируя ток, т.е. преобразователь должен ограничивать снимаемый ток. Конструкцию ветряка, конечно, придётся усилить, хотя бы теми же растяжками, иначе длинные лопасти, закреплённые в одной точке посередине, раскрутившийся хорошим ветром ветряк расшвыряет во все стороны.
                                                Диоды — выпрямительный мостик и стоящий после преобразователя — лучше ставить Шоттки, у них прямое падение напряжения меньше, иначе на низких оборотах существенная часть мощности будет теряться на диодах. Да и сам преобразователь желательно использовать rail-to-rail.

                                                Втулка в статье используется самая простая, вероятно Shimano DH-3N20. Существуют спортивные втулки, например Shimano Deore LX DH-3N72 — у них снижено сопротивление вращению за счёт использования более качественных подшипников, также втулки данного типа позволяют снимать повышенные напряжения.

                                                Хотя описанный генератор действительно очень маломощный, ценность его не в экономии на оплате за электричество, а в возможности питать маломощное устройство неограниченно долго в отсутствии напряжения в питающей электросети, к примеру пару лампочек, либо подзаряжать телефон.
                                                  0
                                                  Сопротивление вращению самой втулки тут не влияет ни на что.
                                                  Тут более интересно, сколько оно проработает, потому как основная нагрузка вбок, а канавка во втулках — вниз.
                                                    0
                                                    Сопротивление вращению существенно влияет на наличие собственно вращения при слабом ветре. Во втулке кроме собственно трения есть ещё залипание полюсов ротора на постоянных магнитах.
                                                      +1
                                                      При том ветре, который не сможет стронуть обычное колесо и сможет супер-пупер-на-магнитном подвесе — вы соберете в лучшем случае сотую долю ватта. Включение генерации будет останавливать колесо.
                                                      Я как бы пробывал.
                                                      Раньше всего трогается обычная бронзовая втулка, как оказалось. Но толку никакого практически. Даже подшипники из «безинерционной» спининговой катушки трогаются позже.
                                                        0
                                                        Увеличивая размер/площадь (кажется там сложнее и имеет значение длина периметра контура лопасти) — увеличивается мощность (точнее сила тока по аналогии с электричеством), скорость — это напряжение. Обычным редуктором можно медленно вращающиеся от слабого ветра лопасти заставить вращать достаточно мощный генератор, если размер этих лопастей будет большим.

                                                        зы не надо супермагнитного подвеса, это глупости для техкто собирает доли процента КПД, если ты строишь сотни мегаватных — это оправдано, для домашнего использования даже если у тебя КПД в три раза меньше промышленных — пофиг.

                                                        Достаточно использовать 3-4 подшипника, по два снизу и сверху упорный радиальный и обычный
                                                          0
                                                          А вы попробуйте. Просто я делал такую фигню на малый ветер, а вы, похоже, нет.
                                                          Добавление подшипников увеличивает ветер, в которую оно страгивается.
                                                          Редуктор увеличивает его в разы.
                                                            0
                                                            А что вы хотите с таким профилем лопастей?

                                                            Хотя, если при таких размерах на слабом ветре у вас редуктор (ременная передача например) не работает, что то не то.

                                                            p.s. жутко интересно это
                                                    0

                                                    А как вообще ограничивают снимаемый ток? Меня именно схема в общих чертах интересует. Как-то раз пробовал ветрогенератор сделать, но при большой нагрузке он предсказуемо вставал колом, т.к. сопротивление кручению слишком большое

                                                      0
                                                      Ветрогенератор строить не пробовал, но на высоких оборотах втулку гонял. Больше полуампера снимать не удавалось. Дальше видимо начинаются потери в проводе обмотки.
                                                      В старых фарах с галогенными лампами просто ограничивают напряжение параллельно включённым стабилитроном, иначе при первом же спуске галогенка стабильно сгорает.
                                                      В идеале к втулке нужен синхронный выпрямитель с ограничением снимаемого тока на уровне ~0,4 А аналогично защите по току практически в любом импульсном БП. Работа на повышенных оборотах/напряжении выгодна также уменьшением потерь КПД за счёт падения напряжения, ведь на мостике и последовательном диоде упадёт минимум 0,9 В из номинальных 6 В, даже при использовании диодов Шоттки. Синхронный выпрямитель (идеальный диод) может дать нулевое падение напряжения.
                                                        0
                                                        Диодной схемой ограничивают, схема для светодиодов — самый дешевый вариант.
                                                        А пульсацию(от порывов) ограничивают катушкой трансформатора или суперконденсаторами.
                                                          0
                                                          Можно было бы автотрансформатор с переключаемыми отводами использовать, но электронный преобразователь проще и легче.
                                                          На сайте velofun.ru есть несколько схем светодиодных фар для динамо-машин и другие статьи по теме, в частности о тестировании эффективности динамо-втулок.

                                                          Суперконденсаторы все низковольтные и боятся перенапряжения, собирать последовательную батарею на заведомо большее напряжение неэффективно, да и нагрузить динамку на ионистор большим током не удастся — напряжение на ней проседает, всё-таки это довольно слабый генератор.
                                                      0
                                                      По моему, на базе велоколеса гармоничнее было бы строить ротор Дарье. Если сделать на трубе только один пропил, то её наверняка можно сплющить в боле-менее подходящий профиль. С помощью строительного фена.
                                                        +1
                                                        Помню я исследовал эту тему, пока на дачу линию электропередачи не провели :)
                                                        Даже эксперименты делал. Лучше всего у меня работал обычный пропеллер, на пять лопастей. Вырезаны из такой же трубы как у вас :). Правда крепил я это дело к старому автомобильному генератору, куда было вклеено пара магнитов для самовозбуждения.
                                                        Против сильного ветра была придумана поворотная система, которая разворачивала ось вращения вертикально.
                                                        Но… потом по улице стали ставить столбы, и появилось электричество.
                                                        Кроме того, оказалось что ветрогенератор довольно прилично шумит, чем портит идиллию дачной жизни :)
                                                          0
                                                          Насколько слышал, схема лопастей из этой статьи шумит очень мало. Иначе бы соседи засудили.
                                                            +1
                                                            Да, шумит меньше, КПД тоже меньше, после ветра в 15мс вам, скорее всего, прийдется делать ветряк с такими лопастями заново.
                                                          +2
                                                          На верхнем конце втулки очень бы не помешало закрепить небольшой «зонтик» для защиты механизма от дождя.
                                                          Ну и лепить преобразователь с диодом от разряда… При том что спецконтролер с защитами для заряда (и разряда на потребителя) свинцовых батарей от панелей\ветряков с табло и диагностикой стоит процентов на 15 дороже.
                                                            0
                                                            А есть какие-нибудь расчеты для количества лопастей? Почему 8, а не 7 или 9?
                                                              +1

                                                              На 8 частей резать проще. А так, наверное, и профиль лучше не полукруглый… но так проще.

                                                              0
                                                              Очень мало лопастей задействованы получается. И я бы еще края каждой лопасти усилил бы проволокой, чтоли. К центру колеса, а то глядя как ее изогнуло винтами к ободу, думается, что ветром такие длинные лопасти должны сильно выгибаться, вибрировать и мешать.
                                                                +1
                                                                Вставлю свои 5 очень дилетантских копеек. Ещё бы шторку от ветра для лопастей в левой части, чтобы ветром не притормаживало, с поворотом от флюгера. Пример. Ветер северный, рабочая часть" лопастей с западной стороны, шторкой от ветра закрывается восточная, которая набегает на ветер. Но тут надо аэродинамику считать, + возможные завихрения, + дополнительная жёсткость конструкции.
                                                                Но фиксация этой шторки по ветру — задача непростая. Насколько работоспособные ухищрения будут дешевле предполагаемого выигрыша по такому копеечному увеличению КПД?
                                                                +2
                                                                Подробно показывает, как резать трубу на лопасти.

                                                                Относительно электронных компонентов просто показывает схему.

                                                                Не такого я ждал от статьи.
                                                                  +2
                                                                  Максимально неудачная конструкция, крепить лопасти нужно на два колеса сверху и снизу, 'за те же деньги' на порядок прочнее конструкция получится.

                                                                  Максимально неудачный выбран генератор, понятно взято то что есть, просто не повезло, хуже не придумаешь, слабый не эффективный, вся собираемая энергия ветра тупо теряется,… так же 12вольтовые аккумуляторы были бы интереснее, ведь их можно подключить к типовым ups с готовой схемой преобразования в переменный 220в

                                                                  Мое мнение, нужен повышающий редуктор, так же если не ставить 'дорогой' контроллер заряда под ветряки, то можно поставить какой-нибудь конусный вариатор для плавного управления передаточным числом передачи вращения от лопастей к двигателю, причем настройку вариатора завести на силу ветра простым рычагом под небольшим парусом. Задачу такая механическая схема будет выполнять ту же самую что и контроллер заряда, может не так эффективно но однозначно дешевле (все делается на 3d принтере или из доступных вариантов хоть дерева)
                                                                    0
                                                                    'за те же деньги' на порядок прочнее конструкция получится.


                                                                    За те же деньги получится только так. 2 колеса на 1 трубу одеть не получится, нужно варить конструкцию.
                                                                      0
                                                                      не нужно, если нижнее колесо взять с обычной втулкой под каретку типа советских Минсков, пропустив несущую трубу сквозь неё посредством подшипников (да хоть насыпных).
                                                                        0
                                                                        • токарные работы добавятся. Идеально ровные колеса редко встречаются; любая восьмерка — и конструкция из 2 колес и лопастей начнет немного подклинивать.
                                                                          0
                                                                          Да ну, это ж велосипедные колёса, все вопросы решаются перетяжкой спиц.
                                                                            0
                                                                            Для перетяжки спиц демонтировать конструкцию, или строить рядом площадку для обслуживания? ;)
                                                                              0
                                                                              Да при сборке надо перетянуть один раз и всё, им чай не по кирпичам ездить.
                                                                    –1
                                                                    Раз такое дело, может кто знает, чем история закончилась с баша?
                                                                    Заголовок спойлера
                                                                    Из СНГ прислано:
                                                                    И был случай, не знаю, чем закончился.
                                                                    Мужик один поставил ветряк дома. У нас же хороший ветер, можно квартиру светом обеспечить. Так его прокуратура трясла за незаконное потребление света и заставляли его поставить счётчики на ветряк.
                                                                      +3
                                                                      Да фантазия это, трясти могут начать если попытаешься продавать энергию.
                                                                        0

                                                                        По закону — очевидно так, но трясти у нас могут и без этого...

                                                                          0
                                                                          Да ну. Это совсем уж лопухом быть нужно, чтобы не послать с такими подходами.
                                                                          Бывают конечно люди которые при словах суд или прокуратура впадают в ужас.
                                                                      0

                                                                      "Стоимость проекта находится где-то в районе $80-150."


                                                                      За $200 можно взять готовый ветряк на честные китайские 800 Вт:
                                                                      https://a.aliexpress.com/_9AaF64

                                                                        0

                                                                        За 200$ я на Камчатке буду электричеством пользоваться несколько лет.

                                                                          0
                                                                          В прошлом году, когда казалось что конца и края ковидной истории не будет, я рассматривал к покупке дачный участок (со строениями или без, не особо важно, могу жить в палатке).
                                                                          Так вот, примерно на трети вариантов электричества не было никакого. Совсем.
                                                                          Причем это было в окрестностях Екатеринбурга, то есть в относительно населенных местах.
                                                                            0
                                                                            Ну не знаю, в окрестностях П-Камчатского таких СНТ вроде нет, если только не совсем заброшенные и дремучие.
                                                                            0
                                                                            Вопрос в автономности, хотя-бы и относительной.
                                                                            Когда на даче электричества нет, а шумящий генератор достал и избыточен по мощности для вечернего освещения и телевизора ветряк вполне себе вариант. Родители пользуются, одна проблема — страшно что свиснут.
                                                                          0
                                                                          Пара моторчиков с лопастями от квадрокоптера со свалки — жестко закрепить на крыше перпендикулярно друг другу — большую мощность при том же ветре дадут наверное. Для 1 ватта мощности городить конструкцию на земле с силовой мачтой, растяжками, бетонными работами — немного перебор как по мне, тем более в учебных целях.
                                                                            0
                                                                            Для заметного КПД движки придётся вращать на их рабочих оборотах.
                                                                              0
                                                                              Если взять/сделать винт с лопастями с малыми углами атаки, то оборотов будет наверное тысячи в минуту при том ветре. Это уже в области рабочих оборотов.
                                                                            +1

                                                                            Я бы улучшил конструкцию чувака так:
                                                                            1) Ошибка, что он спилил обод, который придавал жесткость лопасти, оставить, и с другого торца распиленной трубы прикрутить еще один обод для прочности.
                                                                            2) К лопасти прикрутить (гайка, гровер, шайба) небольшую, тонкую, стальную пластину, которую прикрепить к колесу, отсрочить по времени "до свиданья лопасти в месте крепления" и упрочить лопасть.
                                                                            3) В цепи не хватает двух до и после конвертера ограничителей тока/предохранителей (на случай пробоя диода и непредвиденных обстоятельств).
                                                                            4) Сделать простейшее заземление конструкции.
                                                                            5) Залачил/изолировал бы пайку/соединения (иначе на природе все быстро окислится).
                                                                            6) Вероятно он тянет куда-то провода от конструкции к акк., а значит нужно было упомянуть про сечение провода и потери.


                                                                            ps/ В РФ/СССР (традиционно) умеют/умели делать энергосистемы основанные на турбинах.

                                                                              0

                                                                              Вообще не в тему про цвет канализационных труб — он зависит от состава пластика и присадок в него и прит прочих равных:


                                                                              1. Коричневые — более жесткие, атмосферостойкие — для прокладки канализации на улице.
                                                                              2. Белье — обычной жёсткости и прочности но с противошумным эффектом — они тише других типов. Предназначены для прокладки в помещениях.
                                                                              3. Серые — самые дешевые, не стойкие к механическим и атмосферным воздействиям, предназначены для прокладки в помещениях.
                                                                                0

                                                                                Как показала практика, белые, которые звукоизоляционные, более пригодны для закапывания в землю. Желтые какие то хрупкие и при малейшем движении грунта лопаются.

                                                                                  0
                                                                                  Оранжевые имеют толщину в два раза больше белых и серых.
                                                                                    0

                                                                                    Не, самые толстые как раз белые. По крайней мере те, что у нас продаются, если сравнивать 110ю трубу.

                                                                                      0
                                                                                      Нет, трубы имеют толщину, другой вопрос, что представлен на рынке не весь ассортимент, а цвет зависит от присадок, жёлтые с присадками от УФ, что бы можно было кратковременно перенести воздействие прямых солнечных лучей.
                                                                                  +1
                                                                                  Еще обычно в классическом варианте есть защита от ураганного ветра. Здесь как это оформлено — не понял.
                                                                                    –1
                                                                                    Схема рабочая. Подойдёт чтоб «побаловаться». Мобильник конечно же не зарядишь.
                                                                                      –1
                                                                                      Такой конструкции хватит лишь для того, чтобы запитать одну лампочку. Жаль, что в статье вообще ни слова по экономике и результату, очень много вопросов со словом «сколько».
                                                                                        0
                                                                                        А в чем смысл данной поделки, кроме отпугивания птиц? Экономика совсем не сходится
                                                                                        в районе $80-150
                                                                                        и
                                                                                        способен дать около 1 ватта мощности
                                                                                        . Захожу на амазон и вижу: чтобы что-то зарядить набор 18W панелька 30х40см с контроллером, проводками и USB — 39 евро. А на 150 евро можно купить панель 100х50см на 100вт, контроллер, аккум автомобильный, инвертор 12-220, этого хватит чтобы дачную будку подсветить и музыку послушать, вместо шума ветряка. А если зайти на алиэкспресс, думаю там за этот бюджет можно с панелькой на 200-300вт собрать.
                                                                                          0
                                                                                          Неплохо для любительской конструкции. Можно поставить бесколлекторный мотор в режиме генератора, чтобы исключить износ щеток.

                                                                                          Only users with full accounts can post comments. Log in, please.