Ветрогенератор из шуруповерта: изготовление лопастей, установка и запуск ветряка

Содержание

Собираем своими руками предельно простой ветрогенератор из двигателя шуруповерта

Содержание

Принцип работы
План работы
Как использовать такой ветрогенератор
Стоит делать или нет?

Как добыть бесценную электроэнергию буквально из воздуха? Очень просто, для этого нужен только старый шуруповерт (можно сломанный) и всякий хлам из мастерской.

Это будет максимально простая модель ветрогенератора. Никаких специальных навыков или знаний не потребуется. Самая сложная часть – просверлить дырки в шестерне. Но об этом чуть позже, а сейчас немного теории, чтобы четко понимать, как все работает.

Принцип работы

Суть в том, чтобы преобразовать механическую энергию в электрическую.

Поток ветра вращает лопасти ветрогенератора. Лопасти вращают ротор, то есть двигатель шуруповерта. Ротор генерирует электричество. Вот, собственно, и все.

Расчеты

Отправная формула: P=0.6⋅S⋅V³

Работающая формула: P=(0. 6⋅S⋅V³⋅0.4⋅0.8-20%)/2

S – площадь ометания или круга лопастей. Высчитывается по отдельной формуле: S=πr² (r – радиус, π – число Пи, 3.14)

V – скорость ветра. Измеряется специальным прибором – анемометром. .Его тоже можно собрать своими руками.

Отправная формула показывает мощность ветреного потока. Однако даже заводской ветрогенератор не может всю эту мощность преобразовать в электроэнергию. Самодельный ветрогенератор из шуруповерта, собранный своими руками, совсем далек от этого значения.

Куда девается энергия?

Лопасти, выпиленные в гараже на глазок, могут принять только 40% от мощности ветряного потока.

Эти 40% поступают в генератор. Но он может обработать только 80% от них. Цифра зависит от КПД конкретно вашего двигателя.

Еще примерно 20% потеряются на проводке и аккумуляторе.

А уже финальную цифру нужно поделить еще на 2. Только так получится пессимистичный, но приближенный к показателям вольтметра ответ.

На примере это выглядит так.

Лопасть 97 см. От конца лопасти до центра винта 3 см. Значит, площадь ометания высчитывается как – 3.14 ⋅1²=3.14 м².
Скорость ветра, скажем, 10 м/с.
Отправная мощность – 0.6⋅3.14⋅10³=1884 Вт.
От этой цифры оставляем только 40%, которые захватит винт – 1884⋅0.4=753.6 Вт.
А от этой оставляем только 80%, которые усвоит двигатель – 753.6⋅0,8=602.88 Вт.
От сюда еще минус 20% – 602.88-120.576=482.304 Вт.
И финальные сокращения – 482.304/2=241.152.
Итого: 0.6⋅3.14⋅10³⋅0.4⋅0,8-20%=482/2=241.

Так получается честная цифра, на которую вы можете рассчитывать.

Конечно, можно идеально рассчитать угол лопастей, провести проводку как надо, припаять контроллер и компенсировать потери. Но это статья о том, как без заморочек собрать ветрогенератор своими руками из двигателя шуруповерта. Чтобы почувствовать свою власть над природой и понять, как это в принципе работает.

Если хотите смастерить более мощный ветрогенератор, тогда лучше забыть о шуруповерте и найти двигатель помощнее. Ну а пока, работаем с тем, что имеем.

План работы

Подготовка

Гвоздь программы – шуруповерт. Нам понадобится зажимной патрон и двигатель от шуроповерта. Остальные части пока не нужны.

Выпиливаем лопасти из ПВХ труб или чего-нибудь еще. Подойдут: алюминиевый лист, плотная пластмасса или пластиковые бочки. Главное, чтобы лопасти были прочными и легкими. В длину около метра. Если есть желание, можно покорпеть над формой. Скопируйте пропорции с заводского ветрогенератора. Тогда лопасти будут поглощать больше воздуха и вертеться даже без сильного ветра. Но вообще-то можно сделать и на глазок, лишь бы крутились.

Выпиливаем пластину для их крепления. Пластина должна выйти прочной. Материал: стальной лист, диск от фрезы или кусок дерева. Она сильно влияет на сбалансированность, поэтому делайте впритык. Должно быть место для надежного крепления лопастей, но ничего сверх этого.

Сверлим отверстия в пластине и шестерне. Количество отверстий определяйте сами. Как минимум два отверстия под каждую лопасть на краю пластины и три в центре, столько же в шестерне.

Делаем корпус по диаметру подшипников для места сцепления. Бутылочные крышки, баночки, трубки, да все что угодно. Корпус необязателен, он нужен только для защиты ротора от пыли.

Сборка

Намертво зажимаем вал двигателя в зажимной патрон и проверяем, чтобы ось двигателя крутилась.

Крепим лопасти к пластине, а пластину к шестерне, желательно болтами. Если делали форму по чертежам, тогда побольше внимание уделяйте месту крепления. Это сильно влияет на баланс винта и может свести все усилия, потраченные на правильную форму, к нулю.

Вставляем корпус.

Чтобы вся конструкция выглядела более цельной, можно притянуть ее зажимами к деревянному бруску.

В принципе все готово. Перед нами ветрогенератор из шуруповерта. Осталось его установить и подключить.

Установка

Сильнее дует ветер – больше вырабатывается энергии, а ветер дует на высоте. Поэтому чем выше, тем лучше. Уже на высоте 5 метров порывы ветра будут достаточными, но если у вас завалялась десятиметровая матча было бы просто прекрасно. Из возможных вариантов: голое дерево, крыша домика или ПВХ труба, вогнанная в землю.

Подключение к электроприборам

От обмотки двигателя уже отходят два проводка: плюс и минус. Что-нибудь простое, например, лампочку можно подключить к ним напрямую. Главное – соблюдать полярность.

Для более сложной техники мощность должна быть постоянной. Чтобы сгладить перепады, нужен аккумулятор и контроллер. Они уже есть в шуруповерте, поэтому просто восстанавливаем родную цепь. От двигателя длинные провода идут к контроллеру, а контроллер соединяется с аккумулятором. А уже от аккумулятора можно подключать к технике.

Как использовать такой ветрогенератор

Для зарядки телефона или планшета. Хотя затея опасная, перепады мощности могут сломать зарядное устройство или сжечь телефон.

Для работы светодиодного освещения. Хватит на 15 таких лампочек.

Для гирлянд. У всех шторм, а у вас праздник.

И других мелочей: фонариков, лампочек, вывесок, вентиляторов…

Стоит делать или нет?

Теперь вы умеете собирать простенький ветрогенератор из шуруповерта своими руками. В штормовую погоду он выдаст 200-240 Вт. С экономической точки зрения такой ветряк оправдает себя, только если все запчасти достались даром или валялись в гараже никому ненужные.

Но все мы понимаем, что дело тут не в деньгах, а в том, чтобы создать нечто самому. Добыть энергию из ничего при помощи старого хлама. Это ли не чудо.

Вероятно, после этого захочется собрать агрегат посерьезнее, который обеспечит светом весь дом. Это сложнее, но базовый принцип вам уже известен, так что дерзайте.

Ветряк из шуруповерта

Главная / Аэроэнергетика / Ветряк из шуруповерта

Альтернативная энергетика – одно из перспективных направлении развития глобальной энергетики и на сегодня самое модное направление, для неуемного желания простого обывателя – это вложить собственный экспериментальный вклад в дело развития прогресса.

У большинства в кладовке или гараже найдётся старый шуроповерт у которого давно «умерли» аккумуляторы, а он абсолютно работоспособен, поэтому и не был выкинут. Вот из него и не жалко сделать свой первый в жизни источник альтернативной энергии.

Постараемся подробно и последовательно рассказать, как будет смонтирован ветряк из шуруповерта, при этом выделим три основных этапа:

подготовка;
изготовление;
непосредственный монтаж собранной установки.

Подготовительный этап

Для начала разбираем имеющиеся у нас шуруповерт снимаем и вытаскиваем из него:

Подготавливаем детали и приспособления, поэтому нам необходимо:

металлическая пластина размерами 70 мм на 150 мм толщиной 2-3 мм, на нее будут крепиться нужные нам детали от шуроповерта.
пластина для несущего основания деталей конструкции ветрогенератора длиной 500 мм и шириной 60-70 мм, из прочного пластика, дерева толщиной до 10 мм или металлической толщиной в 2 мм;
2 полумуфты продольного разреза трубы 20 диаметр;
скобы диаметром соответственно 25 и 40 мм для крепления деталей к конструкции;
пластмассовая банка диаметром 80 мм длиной 100-150 мм;
лист размерами 300 х 300 мм, для направления ветра;
Вырезаем металлический диск из оцинкованной жести или алюминиевой пластины толщиной в 1 миллиметр. На этом диске нам необходимо просверлить 4 отверстия для крепления к шестерне и 8 отверстий для крепления к ветроулавливающим лопастям, соответственно расположенных на 90, 180, 270 и 360 градусов с расстояние 10 и 50 мм от внешнего края диска;
Изготавливаем из пластмассовой канализационной трубы 50 диаметра (как сделать лопасти для ветрогенератора), путем вырезания с помощью болгарки, лопастей длиной 500 мм с формой, как показано на рисунке, сверлим в них отверстия так, чтобы совпадали с отверстиями на диске;
Шест – металлическая труба 20-25 диаметра и длиной 3-6 метров в зависимости от способа крепления;
Несколько мелких деталей и метизных изделий, которые мы перечислим ходе проведения монтажных и сборочных работ.

Сборка ветрогенератора из шуруповерта

Закрепляем на основание патрон с шестеренкой при помощи 2 полумуфт и скобы, которой мы сжимаем подшипники и жестко притягиваем их к пластине. Также крепим электродвигатель с помощью хомута, при необходимости под муфту и электродвигатель подкладываем резинки или пластинки линолеума, чтобы вращающиеся детали не касались основания, как на фото.

Собираем механизм крепления лопастей путем крепления диска к шестерни, а к диску лопастей болтами и гайками М4.

Всю конструкцию прячем в заранее приготовленную банку и закрываем крышками, для того чтобы не попадали осадки внутрь конструкции.

На металлической пластине длиной 500 миллиметров с одного края крепим с помощью кронштейна конструкцию ветрогенератора с другой пластину, для стабилизации по направлению ветра. Делим эту пластину в отношении 1/3 к 2/3 и проделываем посредине отверстие для крепления на шест. Крепим к шесту с помощью заранее приваренного болта М6 х 50 мм, втулки размером на 2 мм больше, чем толщина несущей пластины и двумя шайбами 20 диаметра и гайкой все это мы прикручиваем, не забыв обильно смазать солидолом, чтобы конструкция могла следовать направлению ветра.

Монтаж ветряка

К электромотору от шуруповерта прикрепляем медный гибкий кабель типа ШНВП 2 х 1,5 мм2 и опускаем вниз к потребителю. Устанавливаем ограничители на шесте, чтобы конструкция ни могла вращаться, но могла поворачиваться почти на 360 градусов. Крепим шест к любой конструкции типа гараж или сарай.

Вот мы и получили готовый ветряк из шуруповерта – осталось только наслаждаться сделанной работой.

Заключение и выводы

К сожалению, таким полученным электротоком можно заряжать только небольшие аккумуляторы бытовой техники или подключить маломощный светодиодный фонарь, так как напряжение даже при очень интенсивном ветре будем получаться не более 5 В.

Чтобы ветрогенератором такого типа можно было заряжать, хотя бы автомобильный аккумулятор нам необходимы более интенсивные обороты на электрогенераторе. Для этого мы должны использовать шуроповерт полностью, так чтобы редуктор работал по принципу мультиплексора и передаваемые обороты от лопастей увеличивались в разы.

Но тут мы сталкиваемся с рядом существенных проблем, таких как необходимость увеличения диаметра лопастей и их количества, что существенно усложнит общую конструкцию ветряка из шуруповерта. Причем такая конструкция не будет вращаться при обычном слабом ветре, будет работать при сильных порывах ветра.

Подобный ветряк можно собирать для проверки своих сил и понимания общей конструкции самодельных ветрогенераторов. Если все получилось, можно попробовать собрать ветрогенератор из асинхронного двигателя.

KidWind Базовый набор для экспериментов с ветром

Исследуйте энергию ветра легко и доступно. Этот набор, один из самых популярных, позволяет молодым ученым тестировать различные конструкции лопастей, генерировать электричество (диапазон 0,5–3 В) и поднимать тяжести. В базовом наборе для экспериментов с ветром есть все материалы, необходимые для начала изучения энергии ветра. Отлично подходит для классных комнат, а также для индивидуальных научных проектов.

Комплект для занятий в классе

Комплект для занятий включает материалы для восьми групп от 2 до 4 учащихся в каждой. Каждая группа самостоятельно собирает ступицы и наборы лопастей. Для оценки проектов учащиеся используют одну из трех «испытательных станций», построенных учителем, которые включают в себя башню, основание и генератор.

KidWind Challenges (2:05)

Технические характеристики

Высота: 24 дюймов
Максимальный диаметр лезвия: 36 в (27 в с предоставленными материалами)
Максимальное количество лезвий: 12
Ожидаемая выходная мощность: 0–1 Вт
Необходимое место на столе или на полу: 18 в круге диаметром

Посмотреть руководство пользователя набора KidWind Basic Wind Experiment

Experiments

Средняя школа (10 экспериментов)

Experiment	Lab Book
Wind Power	Earth Science with Vernier
Energy Transformation	Wind Energy Explorations
Measuring the Transformation of Energy	Исследования энергии ветра
Изучение ветряных турбин	Исследования энергии ветра
Wind Turbines: Effect of Load	Wind Energy Explorations
Blade Variable: Pitch	Wind Energy Explorations
Blade Variable: Quantity	Wind Energy Explorations
Лопасти Переменная: Площадь	Исследования энергии ветра
Лопасти Переменная: Форма	Исследования энергии ветра
Инженерный проект: Max Power	Energy Energy Energy. Наука с нониусом

Что включено

Базовый набор для экспериментов с ветром

Генератор ветровой турбины с проводами (1)
Половина корпуса гондолы (2)
Комплект крепления двигателя (1)
Шестигранный вал 8 дюймов с быстроразъемным соединением втулки (1)
Ступица ветряной турбины (1)
Плата выходной мощности (1)
Основание башни (3)
Стопорное кольцо основания башни (1)
Базовая ступица башни (1)
Пластиковое ведро тяжелоатлета (1)
Ножевой угломер (1)
Шестигранный замок (3)
Катушка (1)
Комплект шестерен (шестерни с 8, 16, 32 и 64 зубьями) (1)
20-дюймовая башня (1)
Шайба 1/2″ (25)
Дюбели* (25)
Блок выходной мощности* (1)
3″ x 12″ x 3/32″ Лист пробкового дерева* (5)
Лист ДСП 3″ x 12″* (10)
4-футовая струна* (4)

Комплект для классной комнаты

Генератор ветряной турбины с проводами (3)
Половина корпуса гондолы (6)
Комплект крепления двигателя (3)
Шестигранный вал 8 дюймов со ступицей Quick Connect (3)
Ступица ветряной турбины (8)
Плата выходной мощности (1)
Основание башни (9)
Стопорное кольцо основания башни (3)
Базовая ступица башни (3)
Пластиковое ведро тяжелоатлета (3)
Ножевой угломер (3)
Шестигранный замок (9)
Катушка (3)
Комплект шестерен (шестерни с 8, 16, 32 и 64 зубьями) (3)
20-дюймовая башня (3)
Шайба 1/2″ (75)
Дюбели* (150)
Блок выходной мощности* (3)
3″ x 12″ x 3/32″ Лист пробкового дерева* (25)
Лист ДСП 3″ x 12″* (50)
4-футовая струна* (4)
Лист ДСП 8 1/2″ x 11″* (25)

* Эта деталь является расходным материалом и не подлежит гарантии.

Примечание : Базовый набор для экспериментов с ветром и набор для работы в классе не включают инструкции по проведению экспериментов, основные инструменты (клей, ножницы, отвертку и т. д.) или мультиметр. Вы можете измерять ток и напряжение от турбин с помощью датчика энергии Vernier, нагрузки, такой как Vernier Variable Load или Resistor Board, и интерфейса.

Принадлежности

Действия и концепции

Действия

Проектирование и сравнение лопаток турбины
Производство электроэнергии
Измерение выходной мощности
Подъемные грузы
Светодиоды
Зарядные конденсаторы
Сравните аэродинамические и плоские лопасти

Концепции

Понимание экологически чистой энергии
Исследование преобразования энергии
Изучение связи между энергией и силами
Разработка и использование физических моделей
Понимание различий между энергией и мощностью
Сбор данных с помощью расширенных инструментов
Анализ и интерпретация данных
Использование математики для объяснения и понимания данных
Планирование контролируемых экспериментов
Оптимизация дизайна

Поддержка

Ресурсы

Руководство пользователя
Поиск часто задаваемых вопросов для KidWind Basic Wind Experiment Kit

Видео

Видео сборки

ветряная мельница, мельница, ветряная энергия, старая ветряная мельница, памятник, земляной голландский, отвертка, tündern, гамелин, природа, в

ветряная мельница, мельница, энергия ветра, старая ветряная мельница, памятник, земляной голландец, отвертка с колпачком, tündern, гамелин, природа, в

Public Domain