Generator wiatrowy z alternatora samochodowego własnymi rękami: technologia montażu wiatraka i omówienie błędów

Wiatraki – obiecująca alternatywa dla tradycyjnej energetyki. Energia wiatru przekształcona w elektryczność zapowiada się jako tania, łatwo pozyskiwana i niskokosztowa. A jeśli wziąć pod uwagę rachunki, które obecnie przychodzą za energię elektryczną, to w celu oszczędności warto spróbować zbudować własny wiatrogenerator, zgadza się?

Istnieją realne przykłady budowy instalacji wytwarzających znaczną ilość energii. Niemniej jednak możliwości wiatraków wciąż znacznie wyprzedzają konkurencję, która mogłaby się przeciwstawić tradycyjnemu pozyskiwaniu energii elektrycznej.

Przedstawiamy instrukcję, według której można samodzielnie zbudować wiatrogenerator z alternatora samochodowego. W niniejszym artykule szczegółowo omówiono typowe błędy popełniane przy konstruowaniu wiatraków. Dla lepszego zobrazowania artykuł zawiera tematyczne zdjęcia i filmy.

O samodzielnie wykonanych wiatrakach dla domu

Szczególne zainteresowanie energią wiatrową przejawia się na poziomie gospodarstw domowych. Jest to zrozumiałe, jeśli spojrzeć kątem oka na kolejny rachunek za zużytą energię. Dlatego różnego rodzaju majsterkowicze uaktywniają się, wykorzystując wszelkie możliwości uzyskania taniej energii elektrycznej.

Jedna z takich możliwości, całkiem realna, jest ściśle związana z wiatrakiem z generatora samochodowego. Gotowe urządzenie – generator samochodowy – wystarczy wyposażyć w prawidłowo wykonane łopaty, aby móc pobierać z zacisków generatora pewną wartość energii elektrycznej.

Wprawdzie będzie on działać efektywnie tylko pod warunkiem wietrznej pogody.

Przykład z praktyki domowego zastosowania generatorów wiatrowych. Udanie opracowana i dość skuteczna praktyczna konstrukcja wiatraka. Zainstalowano trzyłopatowe śmigło, co jest rzadkością w urządzeniach domowych.

Użycie praktycznie każdego generatora samochodowego jest dopuszczalne do budowy wiatraka. Ale do tego celu zwykle stara się wybrać model mocny, zdolny do wytwarzania dużych prądów. Tutaj na szczycie popularności są konstrukcje generatorów z samochodów ciężarowych, dużych autobusów pasażerskich, ciągników itp.

Oprócz generatora do wykonania wiatraka będzie potrzebnych jeszcze kilka części składowych:

• śmigło dwu- lub trzyłopatowe;
• akumulator samochodowy;
• kabel elektryczny;
• maszt, elementy wsporcze, mocowania.

Konstrukcja śmigła o dwóch lub trzech łopatach jest uważana za najbardziej optymalną dla klasycznego generatora wiatrowego. Ale projekt domowy często odbiega od inżynieryjnej klasyki. Dlatego najczęściej do domowej konstrukcji stara się dobrać gotowe śmigła.

Wirnik z wentylatora samochodu osobowego, który zostanie użyty jako śmigło domowej instalacji wiatrowej. Lekkość i duża powierzchnia użytkowa dla siły powietrza pozwalają na stosowanie takich wariantów.

Takim może być na przykład wirnik z zewnętrznego bloku klimatyzatora split lub z wentylatora tego samego samochodu. Ale jeśli istnieje chęć podążania za tradycjami konstruowania generatorów wiatrowych, trzeba będzie zbudować śmigło wiatraka od początku do końca własnymi rękami.

Przed podjęciem decyzji o montażu i instalacji generatora wiatrowego warto ocenić dane klimatyczne działki i obliczyć zwrot inwestycji. Istotną pomoc w tym zakresie dostarczy informacja z bardzo interesującego artykułu, który polecamy do zapoznania się.

Technologia montażu wiatrogeneratora

Optymalną podstawą do generatora domowego wiatraka wydaje się model AT-700, pochodzący z ciągnika serii DT. Prawdę mówiąc, ten generator ciągnikowy w swojej pierwotnej postaci jest zaprojektowany na prędkość obrotową wirnika do 6000 obr/min. Do konstrukcji domowego wiatraka taki parametr jest wyraźnie nadmierny.

Są dwa wyjścia z tej sytuacji:

1. Zastosować jakiś reduktor-multiplikator, dający wymagane przełożenie.
2. Przewinąć istniejące uzwojenie stojana AT-700 do niskich obrotów.

W zasadzie oba warianty modernizacji urządzenia są osiągalne. Jednak, sądząc po opiniach doświadczonych konstruktorów, wariant z przewinięciem uzwojenia stojana jest bardziej akceptowalny. Tym bardziej biorąc pod uwagę wagę samego generatora AT-700, sięgającą 6 kg.

Traktorowy generator AT-700. Liczne projekty w sferze domowej opracowywano właśnie na bazie tego urządzenia, charakteryzującego się wysoką wydajnością prądu. Jednak wymaga niewielkiej modernizacji.

Jeśli urządzenie wyposażyć w reduktor, waga całego modułu wzrośnie dwukrotnie. A to ważny parametr dla konstrukcji wiatraka. Wagę zawsze dąży się zmniejszyć.

Przy użyciu w konstrukcji wiatraka generatora K 701 będzie wymagana pewna modernizacja:

Krok 1. Śmigło elektrowni wiatrowej

Materiałem do wykonania łopat śruby jest polerowana rura aluminiowa (d = 200 mm) o długości 0,7 – 1,0 m. Początkowo tnie się ją wzdłuż na cztery odcinki, a następnie z dwóch lub trzech uzyskanych części wycina się łopaty o wymaganym kształcie.

Ponieważ aluminium to materiał dobrze poddający się obróbce, wycięcie z kawałka rury potrzebnego kształtu łopaty nie stanowi problemu. Najważniejsze to prawidłowo obliczyć i narysować szablon.

Wykonane łopaty przyszłej śruby należy jakoś połączyć i osadzić na wale generatora. Ta praca jest bardziej skomplikowana, wymaga dokładnego wyważenia, szczególnie przy wykonaniu konstrukcji trójłopatowej. Istnieje wiele wariantów wykonania tarczy śruby. Jednym z nich jest stworzenie tego elementu z aluminiowych płyt.

Konieczne będzie obliczenie średnicy tarczy śmigła z uwzględnieniem metrowej długości łopat. Przy rozpiętości skrzydła wynoszącej 2 metry, obliczeniowa średnica tarczy może wynosić 150-200 mm. Na podstawie obliczonej średnicy z blachy aluminiowej wycina się odpowiednią liczbę okrągłych płyt (6-7 szt.).

Przykład wykonania śmigła generatora wiatrowego z dwustumilimetrowej rury aluminiowej, stosowanej na polach rolniczych do nawadniania upraw. Otrzymuje się lekką i efektywną konstrukcję.

Wycinane okrągłe płyty nakłada się na siebie, wyrównuje ich krawędzie i łączy. Do łączenia najlepiej użyć wysokiej jakości kleju epoksydowego. Nie wyklucza się jednak innych metod mocowania.

Na gotowym sklejonym dysku należy w punkcie środkowym oznaczyć i wywiercić otwór pod mocowanie na wale generatora. Otwór należy dopracować rowkiem wpustowym pod wymiar wpustu zamontowanego na wale wirnika generatora.

Przygotowany w ten sposób dysk śmigła oznacza się pod mocowanie łopat. Wzdłuż wyznaczonych linii wierci się otwory pod śruby mocujące wsporniki. Te elementy również wykonuje się z aluminium, dobierając odpowiednią grubość wystarczającą do kompensacji przenoszonych sił.

Pozostaje przymocować wcześniej wykonane łopaty do dysku w wyznaczonych punktach połączenia, wyważyć je na płaskiej powierzchni i zabezpieczyć śrubami.

Krok 2. Wykonanie masztu z rury

Generator ciągnika AT-700, wyposażony w domowe śmigło, stanowi już prawdziwą turbinę wiatrową. Aby uzyskać maksymalny efekt z konstrukcji, zaleca się podniesienie jej na wysokość 5-7 metrów, a także zapewnienie obrotu o 360°.

Dlatego wiatrowskaz-turbinę wiatrową montuje się na maszcie, który najłatwiej wykonać z metalowej rury.

Zamontowany maszt z metalowej rury o średnicy 50 mm z generatorem wiatrowym na górze. Dla zapewnienia stabilności masztu stosuje się odciągi z linki stalowej.

Maszt o wysokości 5-7 metrów, wyposażony na górze w generator wiatrowy, będzie poddawany znacznym obciążeniom. W związku z tym średnica metalowej rury musi być wystarczająco duża – co najmniej 50 mm średnicy zewnętrznej.

Mocowanie masztu wykonuje się za pomocą czterech odciągów linowych, zamocowanych u góry bliżej turbiny wiatrowej i rozciągniętych naprzeciw siebie.

Pod górną krawędź rury masztu, w wewnętrzną przestrzeń, wprasowuje się parę odpowiednich łożysk lub mocuje w inny sposób. Będzie to obrotowy blok nośny, w którym zamontuje się wiatrowskaz z generatorem i śmigłem. Pozostaje wykonać sam wiatrowskaz i zamontować na nim całe niezbędne wyposażenie.

Krok 3. Jak wykonać aluminiowy wiatrowskaz

Konstrukcję wiatrowskazu, na jednym końcu której znajduje się miejsce na generator samochodowy ze śmigłem, a na drugim – miejsce na 'ogonek', zaleca się wykonać z lekkiego, wytrzymałego materiału.

Na przykład, aluminiowa rura o profilu prostokątnym doskonale nadawałaby się na podstawę. Jako mocowanie generatora do rury profilowej wygodniej jest zastosować opaski z miękkiej taśmy metalowej (najlepiej ze stali nierdzewnej).

Przykład możliwego mocowania obudowy generatora na rurze profilowej wiatrowskazu. Tutaj zastosowano metalową ramę z przednimi i tylnymi wspornikami do połączenia śrubowego.

Ogon wiatrowskazu można wykonać z tego samego arkusza aluminium i przymocować go do rury profilowej za pomocą kątowników. W punkcie środka ciężkości, na rurze profilowej, należy zamocować metalowy trzpień ze stali nierdzewnej.

Ta część – w postaci długiej śruby (250-300 mm) o średnicy około 30 mm (obliczanej), przechodzi poprzecznie przez korpus profilowanej rury aluminiowej i jest mocowana od dołu nakrętką. Na nakrętkę zakłada się nakrętkę zabezpieczającą.

Średnica gwintu śruby powinna być nieco mniejsza niż wewnętrzna średnica pierścieni łożysk wprasowanych w rurę masztu. W środku śruby, wzdłuż jej osi, wierci się otwór o średnicy 7-10 mm. Przez ten otwór będzie przepuszczany kabel elektryczny z generatora i rurą schodził w dół do miejsca podłączenia.

Krok 4. Montaż i podłączenie wiatrogeneratora

Po wszystkich opisanych przygotowaniach (koniecznie przy bezwietrznej pogodzie) przystępuje się do instalacji:

1. Na podstawie wiatrowskazu mocuje się opaskami generator traktorowy.
2. Podnosi się maszt z ziemi na 1,5 – 2 metry i montuje wiatrowskaz śrubą nośną na łożyska.
3. Jednocześnie przeprowadza się kabel z generatora przez korpus śruby i dalej wewnątrz rury do dolnego punktu wyjścia.
4. Również nieco poniżej podstawy wiatrowskazu montuje się sztywny ogranicznik, umożliwiający obrót wiatrowskazu o 360° w jedną lub drugą stronę, ale nie więcej.
5. Podnosi się maszt ostatecznie i wzmacnia linami odciągowymi.
6. Podłącza się końce kabla do urządzenia odbiorczego (zazwyczaj przez kontroler do akumulatora).

Na tym etapie konstrukcję generatora wiatrowego można uznać za zakończoną. Jednakże istnieje jeszcze wiele poszczególnych szczegółów procesu, z którymi będzie się trzeba zmierzyć podczas użytkowania urządzenia.

Schemat strukturalny pełnej instalacji wiatrowej: 1 – wiatrak, 2 – konwerter ładowania akumulatora; 3 – akumulator samochodowy; 4 – inwerter 24/220; 5,6 – wyjścia napięć 220V i 24V

Te szczegóły są już związane z automatyką regulującą gromadzenie i dystrybucję energii. Urządzenia takie jak kontroler ładowania, inwerter prądu i inne są obowiązkowymi komponentami generatorów wiatrowych.

Przykład fotograficzny montażu wiatraka krok po kroku

Rozważmy przykład budowy wiatraka na 24 V, złożonego na bazie alternatora samochodowego. Samodzielna konstrukcja zaczyna stabilnie pracować przy prędkości wiatru 5 m/s. W umiarkowanie wietrzną pogodę z porywami od 15 m/s instalacja dostarcza od 8 do 11 A, w dni z silnym wiatrem sprawność wzrasta. Moc nie większa niż 300 W.

W zasadzie cała praca jest wykonana, pozostaje połączyć rozproszone komponenty przydatnej w gospodarstwie instalacji:

Zestaw zbudowany własnoręcznie rozwija 24 V, można go używać do ładowania akumulatorów urządzeń mobilnych oraz do zasilania linii oświetleniowych z lampami energooszczędnymi.

Analiza błędów konstrukcyjnych

Montaż wiatraka w warunkach domowych własnymi rękami to oczywiście nie jest zadanie bezbłędne. Nawet w konstrukcjach przemysłowych wiatraków inżynierowie popełniają błędy. Ale na błędach się uczymy, o czym świadczą w pełni udane domowe konstrukcje.

Zatem wśród błędów przy konstrukcji domowych generatorów wiatrowych często pojawia się taki szczegół, jak brak w konstrukcji generatora modułu hamowania. Standardowe wykonanie takich urządzeń (samochodowych lub traktorowych) nie przewiduje takiego elementu. Oznacza to, że generator wymaga modyfikacji.

Jednak nie każdy „konstruktor” ma ochotę zajmować się tą delikatną sprawą. Wielu ignoruje ten element, licząc na „jakoś to będzie”. W rezultacie – przy silnym wietrze wirnik rozkręca się do niewiarygodnie wysokich prędkości. Łożyska generatora nie wytrzymują, niszczą gniazda aluminiowych pokryw. Następuje zaklinowanie wirnika.

Zniszczony generator wiatrowy z powodu niedociągnięć konstrukcyjnych. Błędy w projektowaniu i montażu takich konstrukcji prowadzą do poważnych konsekwencji.

Do tego samego tematu należy niedociągnięcie związane z brakiem ogranicznika obrotu wiatrowskazu. Nierzadko ten element po prostu zapomina się zamontować i przypomina się o nim dopiero, gdy podmuchy wiatru zaczynają obracać „kogutka” wokół własnej osi, jak bączka w programie „Co? Gdzie? Kiedy?”. Skutek jest opłakany.

Minimalne uszkodzenie to skręcenie i zerwanie kabla elektrycznego, a w ciężkich przypadkach – rozerwanie całej konstrukcji.

Inną godną uwagi pomyłką montażową jest nieprawidłowe obliczenie punktu środka ciężkości podstawy wiatrowskazu. W takim przypadku urządzenie może przez pewien czas działać normalnie. Jednak z czasem pojawia się przekrzywienie w zespole łożyskowym, swoboda obrotu zostaje ograniczona, a efektywność konstrukcji w zakresie oddawania energii gwałtownie spada.

O tym, jak poprawnie obliczyć generator wiatrowy, dowiecie się z zaproponowanego przez nas artykułu.

Nierzadko prądem uzyskanym z generatora próbuje się bezpośrednio zasilać akumulator. Wkrótce zaczynają się dziwić – dlaczego akumulator nie trzyma naładowania lub stwierdzają przebicie 2–3 ogniw.

To banalny i naturalny błąd, ponieważ w każdym razie ładowanie akumulatora musi odbywać się przy określonych prądach i napięciach. Potrzebna jest kontrola tego procesu.

Domowym majsterkowiczom zainteresowanym tematem montażu generatora wiatrowego, proponujemy zapoznać się z jeszcze jedną oryginalną opcją. W zaproponowanym artykule opisano wykonanie zespołu prądotwórczego z odpadów pralki.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Nawet zwykła elektryczna wkrętarka może stać się wiatrakiem, jeśli zna się podstawy budowy generatora wiatrowego.

Zainteresowanie generatorami wiatrowymi nie maleje. Wręcz przeciwnie, ta opcja pozyskiwania energii elektrycznej jest coraz częściej rozważana przez właścicieli nieruchomości na wsi.

Oczywiście, jeśli połączy się kilka rodzajów energii – wiatru, słońca, turbin wodnych lub elektrowni atomowych, takie połączenie może przynieść efekt ekonomiczny. Przy tym ryzyko, że użytkownik pozostanie bez prądu, zostaje zredukowane do zera.

Czy chciałby Pan opowiedzieć o tym, jak samodzielnie złożył Pan wiatrak do zasilania domku letniskowego? Czy pragnie Pan podzielić się przydatnymi informacjami, które nie zostały wspomniane w artykule? Prosimy pisać komentarze w bloku poniżej, dzielić się wrażeniami, znanymi tylko Panu niuansami technicznymi i zdjęciami związanymi z tematem artykułu.