Генератор із крокового двигуна підключення обмоток. Вітряк із крокового моторчика. Принцип роботи вітрогенератора

Електропостачання заміських будинків, дачних чи котеджних селищ найчастіше відрізняється нестабільністю. Лінії зношені, перебої від аварій чи обриву проводів відбуваються набагато частіше, ніж хотілося. На виправлення пошкоджень не потрібно багато часу, а й невеликі проміжки створюють чимало незручностей. Вирішенням питання може стати установка, здатна забезпечити енергією основні споживаючі прилади.

Міні-вітрогенератор своїми руками

Розміри вітрогенератора необов'язково повинні вражати уяву своєю грандіозністю. Виробляти струм здатна і невелика установка, створена з підручних дрібних деталей або пристроїв. Вона може стати навчальним посібникомдля дітей, джерелом освітлення для аварійних ситуацій, зарядник для батареї мобільного телефону і т.д.

Витрати знижуються в десятки разів, ефективність виходить такою, яку заклали під час створення проекту. Як пробна модель, що дозволяє відпрацювати технологію і отримати деякий досвід у створенні подібних пристроїв, може стати міні-вітрогенератор. Для виготовлення можна використовувати різні від застарілого обладнання, що вийшло з ладу.

Використовуємо старий комп'ютерний кулер

Для виготовлення вітрякапотрібен великий кулер, він видає найкращі результатита зручний у роботі. Насамперед, треба його розібрати. Знімається наклейка, видаляється заглушка та стопорне кільце. Після цього кулер легко розбирається по осі обертання на приблизно дві однакові за розмірами половини.

Одна з них – ротор, лопаті якого доведеться змінити на більші. Для цього акуратно обламуються або відрізаються старі лопаті, з пластикової пляшки робляться нові, довжиною приблизно в 4 рази більше колишніх. Найзручніше зробити три штуки, вони матимуть достатню площу основи для міцного приклеювання.

На статорі є чотири обмотки. Їх можна залишити у недоторканності, або змінити кількість витків. Береться тонший провід і намотується на все по черзі, причому у різному напрямку. Котушки з'єднуються відповідним чином.

Після цього необхідно виготовити випрямляч, для чого знадобляться чотири діоди. Вони парами з'єднуються послідовно, потім паралельно. Приєднуються дроти, пристрій готовий. Для встановлення його на вітер знадобиться підставка або невелика щогла, яку найпростіше виготовити з обрізання металевої трубки. Для того щоб вітряк самостійно наводився на вітер, знадобиться хвостовий стабілізатор, на зразок літакового хвоста.

Для перевірки працездатності приєднується тестер або світлодіодний ліхтарик.

Пристрій для заряджання автомобільної АКБ

Невеликий вітрогенератор, здатний зарядити автомобільний акумулятор- Досить практичний і потрібний пристрій. Необхідно забезпечити напругу, яка не перевищує номінал АКБ (зазвичай 12 В), інакше з'явиться ризик перезарядження та закипання батареї.

Як генератор потрібно саморобний пристрійвідповідної потужності або готовий асинхронний двигун, тракторний або автомобільний генераторздатні створювати напругу заряду. Для захисту від перезаряджання потрібно контролер на основі автомобільного реле-регулятора, що відключає заряд при появі занадто високої напруги.

Похідний вітрогенератор

Мати похідний вітряк, що дозволяє отримати максимальний комфорт від перебування на природі, зручно та корисно для кожного любителя подорожей. Вимоги до такого вітряка очевидні:

• компактність
• можливість швидкого складання або розбирання для транспортування
• потужність, що забезпечує електроенергією необхідні пристрої

Знадобиться виготовити крильчатку з лопатями, що від'єднуються, і генератор, що видає достатню потужність. Оптимальний варіант- горизонтальний тип з лопатями на гвинтах. Генератор найкраще пристосувати від автомобіля, він потребує невеликої модернізації (перемотування котушок) та встановлення магнітів на ротор (використовуються неодимові магніти для збудження обмоток).

На природі достатньо закріпити пристрій на стовбурі дерева або іншій відповідній опорі та навести на вітер. Для компактності можна не робити пристрій обертання навколо вертикальної осі та регулювати положення вручну.

Вітряк із крокового двигуна від принтера

Крокові двигуни здатні видавати 12 і більше вольт, але сила струму вони мала. Конструкція не дозволяє посилювати їх обмотки, тому використовуються як є. На вал встановлюються лопаті відповідного розміру, виготовлені з поліпропіленових каналізаційних труб. Потрібно зібрати найпростіший випрямляч. Звичайні крокові двигуни в теорії здатні за пару днів зарядити акумулятор мобільного телефону, але на практиці цього досягти дуже складно можливе використання для підсвічування за допомогою світлодіодних ліхтариків.

Інші можливі варіанти

Для виготовлення міні-вітрогенератораможна використовувати електродвигуни від побутових приладів. Можна пристосувати двигун від стрічкопротяжного механізму, від старої мікрохвильової печі (вентилятор), різні варіантищіткових конструкцій. Всі вони мають малу потужність і не зможуть забезпечити скільки-небудь серйозних пристроїв, але як пробні моделі, створені разом з дітьми і дають досвід і розуміння процесу, всі ці варіанти цілком підійдуть.

На основі отриманих знань і навичкою може бути створений продуктивніший вітрогенератор, здатний забезпечувати потреби приватного будинку, перевести його в автономний режим електроживлення.

Ви хоч розумієте, що пишете? Чи пишете для того, щоб людину підтримати в її починаннях і вона, витративши гроші на комплектуючі для своєї системи, зрештою отримала абсолютно непрацездатну річ? Ви відповідаєте: "Двигун, як генер підійде" - так, підійде, але звідки ви взяли 1,1-1,5? Це при якій напрузі? За якої швидкості обертання ротора? Далі пишете: "Стандарт потужності 1м стрічки, начебто, 5Вт..." - стандарту потужності тут немає, а стрічки бувають і близько 5Вт і близько 14Вт, і близько 7Вт на метр та ін., а це дуже великий розкид. Продовжуємо: "Оскільки ви стільки накрутили, то цілком може вистачити для заряду акумулятора" - це, взагалі, що означає? Те, що чим складніша, навороченіша і заплутаніша схема, тим більша її віддача та ефективність? Повна нісенітниця. Для зарядки 12В мотоакуму потрібно близько 14-15В при струмі приблизно 0,6-0,7А (для ємності приблизно 7А/год). Ви впевнені, що система здатна довгостроково видавати такі параметри? Адже, щоб зарядити розряджений акум мотоцикла, 2-3-х годин не вистачить. Вважаєте також, що заряджати можна і від 18В? Так, можна, але електроліт википить за тиждень, якщо не раніше, і пластини посипляться. Гарна рекомендація! Невибагливі у зарядці - це не означає, що їх можна заряджати будь-якою напругою. Далі Ви пишете: "Буде дуже навіть чудово, адже раптом забув вимкнути світло і акумулятор сів ще до того як встигне підзарядиться" - кажете так, ніби зарядка акумулятора відбувається тільки у світлий час доби))) Це вітряк, а не сонячна батарея. При правильно працюючій системі, при постійному вітрі, акум взагалі не повинен розряджатися, якщо навіть забули вимкнути світло. Але ідея фотоелемента сама по собі гарна з погляду автоматизації. Далі: світлодіодна стрічка, напевно, буде працювати, як Ви кажете, і за 30 вольтів, однак, чи довго? Опір обмежують струм, так, але ж він зростатиме пропорційно підвищенню напруги, а не залишатися постійним! Діоди дуже не люблять перевищення робочого струму. Отже, результат відомий: перегрів діодів і, як наслідок, різке зниження терміну експлуатації, або вихід їх з ладу вкрай швидкий. Потім пишете: "Ємність також не критична, додайте ще 1 плівковий конденсатор на 1 мкф" - для чого? Це що фільтр перешкод? Чому тоді 1мкФ? І навіщо там узагалі фільтр? А, якщо не фільтр, а елемент, що згладжує пульсації, то тут якраз його ємність критична! Ємність - це основний параметр конденсатора взагалі. А 1мкФ - це порожнє місце для описаної людиною системи, нічого не згладить. Навіть 1000мкФ, яку хотів встановити автор питань – дуже мало для його задуму. Я зрозумів би, якби це було 5000-7000 або навіть 10000мкФ, а то й більше. В кінці людина запитує, чи вистачить мотоакуму, щоб стрічка світилася всю ніч, і Ви відповідаєте, що, мовляв, вистачить. Ви вивчали фізику у школі? Чи ще вивчаєте? Це було Ваше припущення пальцем у небо чи хоч якийсь елементарний розрахунок? Давайте прикинемо дуже грубо: людина писала, що хоче встановити 10-15м стрічки. Навіть якщо взяти мінімальні значення, тобто. 10м стрічки потужністю 5Вт/м, то шляхом нехитрих підрахунків отримуємо 50Вт потужності. Поділивши потужність стрічки на напругу акумулятора (приблизно 12,8В) отримаємо струм: 50/12,8 = 3,9А. Місткість звичайного мотоакумулятора приблизно дорівнює 7А/год. Т.о. можна прикинути, скільки часу пропрацює стрічка повністю зарядженого акумулятора: 7/3,9=1,79ч=1ч 47мин., тобто. майже дві години. Це далеко не вся ніч. До того ж, у розрахунок взяті мінімальні параметри і, якщо довжина стрічки або її потужність будуть більшими, відповідно час роботи від акумулятора пропорційно зменшиться. От якось так.
Я б не став всього цього писати, але справа в тому, що стрічка коштує грошей, акум і фотореле теж... І гроші це чималі, а чол, який отримав схвалення та підтримку своєї ідеї в коментах людей, які не розуміють суті та нюансів процесу, радісно побіжить до магазу, витратить гроші на комплектуючі, а в результаті отримає систему, непрацездатну в принципі, спочатку. Не треба давати поради, не розбираючись у питанні!

Кроковий двигун це не тільки мотор, що приводить у дію всілякий пристрої (принтер, сканер тощо), але й непоганий генератор! Основною перевагою такого генератора є те, що йому не потрібні великі оберти. Інакше кажучи, навіть за невеликих оборотах кроковий двигун виробляє чимало енергії. Тобто звичайному велосипедному генератору потрібні початкові оберти доти, поки ліхтар не почне світити яскравим світлом. Цей недолік пропадає під час використання крокового двигуна.

У свою чергу кроковий двигун має і ряд недоліків. Основним із них є велике магнітне залипання.

Ну та гаразд. Для початку нам потрібно знайти кроковий двигун. Тут працює правило: Чим двигун більше – тим краще.

Почнемо із найбільшого. Я видер його з плоттера для друку, це такий великий принтер. На вигляд двигун виглядає досить великим.

Перед тим як показати вам схему стабілізації та живлення, я хочу показати Вам метод кріплення на Ваш велобайк.

Ось ще один варіант з меншим двигуном.

Я думаю кожен з Вас при будівництві вибере найбільш вдалий для нього варіант.

Ну а тепер час прийшов поговорити про ліхтарі та ланцюги живлення. Звичайно всі ліхтарі - світлодіодні.

Схема випрямлення проста: блок випрямних діодів, пару конденсаторів великої ємності та стабілізатор напруги.

Зазвичай з крокового двигуна виходить 4 дроти, що відповідають двом котушкам. Тому на малюнку два випрямляючі блоки.

Наведено на сайті, був виготовлений та використовується по даний час, вітрогенератор на базі двигуна постійного струму(24v / 0,7A) на постійних магнітах. Вітрогенератор при середніх погодних умовах, залежно від швидкості вітру, забезпечує вихідну напругу величиною від 0,8 до 6,0 вольт і струм до 200 ма. Надалі, стабілізований перетворювач напруги перетворює цю вихідну напругу постійного струму від вітрогенератора в необхідну напругу постійного струму, достатню для заряду акумуляторної батареїабо живлення необхідного навантаження.

Пропонований вітрогенератор простий у виготовленні, не вимагає точних розрахунків та виготовлення складних деталей, придбання дорогих комплектуючих. Такому вітрогенератору, крім варіанта розглянутого у зазначеній вище статті, можна визначити й інше застосування. Використовуємо його там, де може знадобитись невелика кількість електроенергії для живлення малопотужного пристрою. Наприклад, для роботи компактної метеостанції, контролю рівня води в баку, для чергового освітлення та управління автоматикою теплиці. Протягом доби, за наявності вітру, акумулятор пристрою із запасом отримує дарову енергію вітру, а потрібний час віддає її споживачеві в міру необхідності. Звичайно, енергія вітру, що потрапляє до нас, не велика, але вона приходить до нас практично постійно. А якщо виготовити пристрій для її накопичення та використання своїми руками з підручних матеріалів, то ця енергія і безкоштовна, а пристрій, крім того, буде економним, компактним, мобільним та енергонезалежним.

У цій статті пропонується виготовити вітрогенератор із двигуна постійного струму.

Виготовлення вітрогенератора.

1. Вибір електрогенератора.
Для застосування як малопотужний електрогенератор для пристрою, можна використовувати без переробок готовий кроковий двигун. Для максимальної віддачі, при можливості вибору, бажано використовувати двигун з мінімально можливим залипанням валу та з максимальною кількістю кроків на один оборот. Можливий варіант обробки електродвигуна або стартера в генератор. Різні варіантиПереробки описані в Інтернеті.

У нашому випадку, було обрано найпростіший варіант. Як електрогенератор використовуємо двигун постійного струму (24v / 0,7A) на постійних магнітах, що не вимагає доробок. Він має властивість оборотності – при обертанні його валу, на контактах двигуна з'являється напруга. Цей електродвигун був вилучений з морально застарілої лічильної машинки.

2. Вибір конструкції пропелера.
У першому варіанті конструкції вітрогенератора, для спрощення виготовлення, за основу пропелера було взято пластмасовий пропелер, з відповідним посадковим діаметром, від промислового вентилятора. Для підвищення моменту, що крутить, на валу генератора, довжина його лопатей була додана тонкостінними металевими накладками з профілем, наближеним до оригіналу.

Однак така конструкція пропелера зазнала невдачі. При сильному вітрі, через малу жорсткість пластмасового пропелера, металеві накладки лопатей відхилялися назад і ударялися про стійку конструкції, що в результаті закінчилося поломкою.

При відпрацюванні першого варіанта визначився з конструкцією технологічного профілю лопатей та їх довжиною. Ці параметри пропелера впливають на його чутливість до слабкого вітру, а він переважає. Необхідно, щоб при невеликому вітрі пропелер зміг подолати залипання валу (тяжіння магнітів статора) і почати обертання.

3. Виготовлення пропелера. Підбираємо або виготовляємо маточину для встановлення та кріплення лопат пропелера.
У нашому випадку вона являє собою алюмінієвий фланець (товщиною 4 мм, зовнішній діаметр 50 мм) з осьовим отвором по діаметру вихідного валу двигуна (8 мм – на валу запресована зубчаста шестерня, довжиною 10 мм) і чотирма рівномірно розташованими отворами М4 для кріплення лопату. Для закріплення маточини на валу, встановлюємо в ній один або два гвинти М4 (див. фото).

4. Виготовлення лопат пропелера.
З оцинкованого листа товщиною 0,4-0,5 мм вирізаємо 4 заготовки у формі рівнобедреної трапеції: висота 250 мм, основа 50 мм, верхня сторона 20 мм. Уздовж висоти трапеції згинаємо лопаті навпіл (створення ребра жорсткості) на кут 45 градусів (див. фото). Притупляємо гострі кромки та кути (для своєї безпеки).

5. Встановлення та кріплення лопат пропелера.
Розташовуємо лопату на маточині так, щоб точка згину на підставі знаходилася над віссю маточини, а прилегла половина основи - над кріпильним отвором маточини (див. фото). Розмічаємо і свердлимо в лопаті отвір під сусідній гвинт кріплення, діаметром 4,2 мм. По черзі закріплюємо гвинтами лопаті пропелера.

6. Балансування пропелера.
Виконуємо статичне балансування пропелера. Для чого встановлюємо та закріплюємо пропелер на калібрований (шліфований) пруток, діаметром рівним діаметру вихідного валу двигуна. Укладаємо пруток із пропелером на дві горизонтально вивірені за рівнем лінійки (лекальні поверхні), розташовані по кінцях прутка. При цьому пропелер повернеться і одна з лопат опуститься вниз. Повернемо пропелер на чверть обороту і якщо та сама лопата, знову опустилася вниз, її необхідно полегшити, відрізавши вузьку смужку металу з боку лопаті. Повторюємо аналогічну операцію до того часу, поки пруток з пропелером не перестане повертатися після установки будь-яке довільне становище.

7. Виготовлення флюгерної частини вітрогенератора.
Відрізаємо алюмінієвий косинець 20 х 20 мм на довжину 250 мм. З одного боку косинця, на один-два гвинти (заклепки) встановлюємо вертикальний стабілізатор напряму на вітер.

З іншого боку косинця, встановлюємо та закріплюємо на два гвинти хомут для кріплення двигуна – генератора. Хомут і стабілізатор виготовлені також з оцинкованого листа товщиною 0,4-0,5 мм (можливі варіанти антикорозійного матеріалу, що застосовується). Довжина хомута дорівнює довжині двигуна. Довжина стабілізатора приблизно 200 мм, форма смаку виробника.

На нижній полиці косинця, посередині розташування хомута, жорстко закріпити стрижень (бажано передбачити антикорозійний захист) для установки конструкції в трубі стійки вітрогенератора. Найкращим варіантомвизначення точки розташування цього стрижня, це визначення центру ваги попередньо і повністю зібраної конструкції, з подальшим свердлінням отвору для кріплення стрижня.

8. Складання вітрогенератора.
Встановлюємо двигун – генератор на місце та закріплюємо його хомутом. На вихідний вал двигуна закріплюємо гвинтами пропелер. Для захисту генератора від атмосферних опадів з відповідного за розмірами пластмасового флакона вирізаємо і встановлюємо на місце захисне огородження. Кріпимо його гвинтом.

Створення вітрогенераторане обов'язково означає виготовлення великого та потужного комплексу, здатного забезпечувати електроенергією цілий будинок чи групу споживачів. Можна виготовити , що є, по суті, модель серйозної установки, що діє. Метою такого заходу може бути:

• Ознайомлення із основами вітроенергетики.
• Спільні заняття з дітьми.
• Експериментальний зразок, що випереджає будівництво великої установки.

Створення такого вітряка не вимагатиме використання великої кількості матеріалів чи інструментів, можна обійтися підручними засобами. Розраховувати на вироблення серйозних обсягів енергії не доводиться, але живлення невеликого світильника на світлодіодах може вистачити. Основна проблема, що існує під час створення - це генератор. Його складно створити самостійно, оскільки розміри пристрою невеликі. Найпростіше використовувати , що дозволяє використовувати його в режимі генератора.

Саморобний вітряк на основі крокового двигуна

Найчастіше, при виготовлення малопотужних вітрогенераторіввикористовують крокові електродвигуни. Особливість їх конструкції полягає у наявності кількох обмоток. Зазвичай, залежно від розміру та призначення, виготовляють двигуни з 2, 4 або 8 обмотками (фазами). При подачі напруги на них по черзі вал відповідно повертається певний кут (крок).

Перевага крокових двигунів полягає у здатності виробляти досить великий струм при низьких швидкостях обертання. На генератор з крокового двигуна можна встановити крильчатку без будь-яких проміжних пристроїв – передач, редукторів тощо. Вироблення електроенергії буде проводитися з такою ж ефективністю, як і на пристроях іншої конструкції з використанням передач, що підвищують.

Різниця в швидкостях дуже суттєва - для отримання такого ж результату, наприклад, на колекторному двигуні, знадобиться швидкість обертання в 10 або 15 разів більше.

Вважається, що за допомогою генератора з крокового двигуна можна заряджати акумулятори або батареї мобільних телефонів, але на практиці позитивні результативідзначаються вкрай рідко. В основному виходять джерела живлення для невеликих світильників.

До недоліків крокових двигунів можна віднести значне зусилля, необхідне початку обертання. Ця обставина знижує чутливість всієї , що можна дещо скоригувати шляхом збільшення площі та розмаху лопатей.

Знайти такі двигуни можна у старих дисководах для гнучких носіїв, у сканерах або принтерах. Як варіант, можна придбати новий двигун, якщо у запасі потрібного пристроюне виявиться. Для більшого ефектуслід вибирати більші двигуни, вони здатні видавати досить велику напругу, щоб його можна було якось використовувати.

Вітрогенератор із деталей від принтера

Один з відповідних варіантів- Використання крокового двигуна від принтера. Його можна витягти з старого пристрою, що вийшов з ладу, в кожному принтері як мінімум два таких двигуни. Як варіант, можна придбати новий, який не був в експлуатації. Він здатний виробляти потужність близько 3 ват навіть за слабкого вітру, типовому більшість регіонів Росії. Напруга, яка може бути досягнута, становить 12 і більше, що дозволяє розглядати пристрій як можливість зарядки акумуляторів.

Кроковий двигунвидає змінну напругу. Для користувача необхідно насамперед випрямити його. Потрібно створити діодний випрямляч, для чого потрібно по 2 діоди на кожну котушку. Можна і безпосередньо підключити світлодіод до висновків котушки, при достатній швидкості цього вистачить.

Крильчатку ротора найпростіше встановити прямо на вал двигуна. Для цього треба виготовити центральну частину, здатну щільно сідати на вал. Додаючи посилення фіксації крильчатки необхідно просвердлити отвір і нарізати в ньому різьблення. Згодом у нього загвинчуватиметься стопорний гвинт.

Для виготовлення лопат зазвичай використовують поліпропіленові каналізаційні труби або інші відповідні матеріали. Головною умовою є мала вага та достатня міцність, оскільки лопаті іноді набирають цілком пристойну швидкість. Використання ненадійних матеріалів може створити небажану ситуацію, коли крильчатка розвалюється на ходу.

Лопаті

Зазвичай виготовляють по 2 лопаті, але можна зробити і більшу кількість. Необхідно пам'ятати, що велика площа лопатей підвищує КИЕВ вітряка, але паралельно з цим збільшується фронтальне навантаження на крильчатку, що передається валу двигуна. Виготовлення маленьких лопат також не рекомендується, оскільки вони не зможуть подолати залипання валу при старті обертання.

Для можливості обертання вітряка довкола вертикальної осі треба зробити спеціальний вузол. Складність у цьому полягає у необхідності забезпечити нерухомість кабелю, що йде від генератора. Оскільки пристрій має, скоріше, декоративне призначення, зазвичай підходять до питання простіше - встановлюють споживач прямо на корпусі генератора, за винятком наявності довгого кабелю. А якщо ні, то доведеться монтувати систему на кшталт щіткового колектора, що нераціонально і вимагає великої кількості часу.

Щогла

Зібраний вітряк необхідно встановити на висоту щонайменше 3 метри. Потоки вітру біля землі мають нестабільний напрямок, викликане турбулентністю. Підйом на деяку висоту допоможе отримати рівномірніші потоки. Для самостійної установки на вітер по осі обертання встановлюють хвостовий стабілізатор, що грає роль флюгера. Він виготовляється з будь-якого шматка пластмаси, алюмінієвої пластинки або іншого підручного матеріалу.