Генератор из шуруповерта своими руками

Как сделать простой ветрогенератор из шуруповерта

Дата публикации: 2 августа 2019

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.

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.

Выбираем ветрогенератор
Ветровая энергетика дешевле, чем атомная
Как сделать горизонтальный ветряк своими руками: рекомендации экспертов
Что такое ротор Дарье и как сделать его своими руками

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Ветрогенератор из шуруповерта: стоит ли игра свеч

Возможность сделать ветряк из шуруповерта б/у имеет не только теоретическую, но и практическую основу, однако, стоит подумать о конечном результате.

Составные части
Предварительная подготовка
Обслуживание
Вывод

Имеющиеся сегодня в продаже шуруповерты достаточно мощные инструменты, его рабочее напряжение при зарядке от аккумулятора 18 вольт, в качестве генератора может обеспечить мощность около 40-50 вт. Такая мощность позволит зажечь пару-тройку светодиодных лампочек, это когда дует ветер, а если штиль?

Если речь идет о свободном времяпрепровождении и утилизации хлама, то есть смысл развернуть деятельность. Если же нужна работающая модель, то ветряк, сделанный на основе аксиального дискового генератора, выработает больше энергии.

Процесс превращения шуруповерта в домашний ветряк полезен накоплением обшей информации в области физики, аэродинамики, электроники, что также познавательно и интересно.

Составные части

Все что может пригодиться, это ротор из того самого шуруповерта.

Другие недостающие части придется прикупить, это неодимовые магниты подходящих габаритов, различные выпрямители, преобразователи, инверторы и контроллеры заряда.

Или найти, например, цепной редуктор для корреляции скорости вращения ротора и генератора.

Кое-что достать — подшипники для лопастей.

В результате получится ветрогенератор мощностью 30-40 вт при скорости ветра 5-7 м/с.

Но это еще не все, своими руками нужно смастерить:

лопасти: из подручных материалов, листов алюминия толщиной 2-3 мм;
кожух: защищающий общую конструкцию от непогоды;
хвост ветрогенератора: поворачивает его по направлению ветра;
подпорную мачту из труб: на которой крепится ветрогенератор.

Не менее ответственным является вопрос изготовления лопастей определенной формы, для этого решается задача по аэродинамике.

Для получения полезной рабочей мощности, лопасти ветряка должны быть длиной в 1,5-3 метр, а для этого нужна полезная площадь. При креплении их к генератору болтами, необходимо очень точно рассчитать положение креплений, чтобы иметь правильно сбалансированное, отрегулированное вращение лопастей.

Здесь возникает резонный вопрос, стоит ли ветряк из подручных материалов и шуруповерта таких трудов и усилий, тем более что окупаемость его стремится к нулю. Если сравнить затраты на изготовление ветряка своими руками и стоимость готовой типовой комплектации ВЭУ (ветроэнергетическая установка), второй вариант более предпочтительный.

Предварительная подготовка

При конструировании ветряка своими руками из подручных средств, если целью является иметь действующее, полезное в хозяйстве устройство, а не напоминание о необдуманном стремлении сотворить нечто, необходимо рассчитать зависимость возможной исходной мощности установки от скорости ветра.

Нужно учесть, что мощность ветра прямо пропорциональна площади обдуваемой поверхности и скорости ветра, возведенной в 3-ю степень. Простейшая арифметика покажет, что полученная энергия достаточна разве только для зарядки мобильника.

Прежде чем приступить к процессу изготовления “столь полезного” в домашнем обиходе устройства своими средствами и собственными умелыми руками, следует определить характеристики сопутствующих параметров:

скорость ветра и его основные сезонные направления;
окружающая территория;
тип ветрогенератора;
социальные аспекты.

При построении ветряка из шуруповерта, целесообразно выбрать горизонтально-осевой тип ветрогенератора, так как ось вращения ветряка такого типа может работать при любом направлении ветра. Хвостовая лопасть такой конструкции уравновешивает и поворачивает рабочую головку конструкции на мачте по направлению ветра.

Мощность, вырабатываемая ветрогенератором горизонтального типа прямо пропорциональна высоте его мачты, так как на высоте 6-10 метров скорость ветра больше, чем на меньших уровнях. Здесь также есть “но”, подобная установка не может находиться в непосредственной близости от построек. Ее лучше разместить на расстоянии около 300 м от жилой зоны, где нет деревьев, а лучше на возвышенности в таком случае начинаются проблемы с обслуживанием ветряка и его безопасности.

Обслуживание

Как и любой механизм, ветрогенератор, пусть даже сделанный своими руками, нуждается в некотором обслуживании.

Например, при резких порывах шквалистого ветра установка должна быть снабжена механизмом торможения, купленного в магазине или же изготовленного также своими руками, во избежание разрушения конструкции.

Другие защитные мероприятия, это обязательное заземление мачты и наличие выключателей, чтобы можно было подойти к конструкции в случае необходимости.

Нельзя сбрасывать со счетов суровые климатические условия зимой, так как в этот период лопасти или трубы генератора могут обледенеть и быть причиной аварии.

О смазывании трущихся частей ветряка и говорить не приходится, так как сам ветрогенератор уже является источником пусть небольшого, но шума, а дополнительный скрежет и скрип других частей установки может вызвать расстройство не только у соседей, но и у членов семьи доморощенного конструктора, который своими же руками устроил дискомфорт себе и своим близким.

Вывод

Воспользоваться возможностью и своими руками создать устройство для применения практически бесплатной, иначе дарованной богом энергии, особенно если находишься вдали от цивилизации или же просто хочешь экономить, весьма похвально, но экономическая оправданность начинается при скорости ветра не менее 4м/с.

Хочется спросить доморощенных кулибиных, не лучше ли за почти те же деньги купить типовой ВЭУ. Такая установка собирается за 2-3 часа, вырабатывает электричество при скорости ветра 1-2 м/с и имеет срок окупаемости 5-7 лет.

Ветрогенератор из шуруповёрта своими руками

Безудержный рост цен на электроэнергию от традиционных поставщиков привел к тому, что все больше потребителей стали задумываться об альтернативных источниках энергии. Люди неоднократно пытались и не без успеха преобразовать силу ветра в механическую, тепловую и в электрическую форму энергии. Поэтому неудивительно, что в наши дни существуют мощные ветрогенераторные установки, способные вырабатывать электроэнергию в промышленных масштабах. Проблема в том, что современное оборудование такого типа стоит очень дорого и окупается крайне медленно. Поэтому подавляющее большинство домовладельцев, особенно из сельской или труднодоступной местности, если и решаются на альтернативный переход снабжения электроэнергией, то пытаются самостоятельно изготовить ветрогенератор. Пользы от мини-ветрогенератора, собранного на основе обычного шуруповерта, будет немного (максимум – дополнительное освещение участка), но зато его конструкция практически ничем не отличается от современных ветрогенераторных установок.

Необходимые материалы и инструменты

Попробовать собрать такой мини-ветрогенератор может каждый мастер, который не хочет выбрасывать старый шуруповерт с вышедшим из строя аккумулятором. Кроме того, начинающему конструктору потребуется:

обрезок трубы не менее 3 метров для мачты;
пара кусков доски, фанеры или пластика под основание и для хвостового оперения;
жестяная банка из-под кофе для корпуса;
стальная пластина под основу крыльчатки;
отрезок напорной канализационной пропиленовой трубы для лопастей;
крепежные элементы (шайбы, гайки, болты, хомуты, стремянки и т.д.).

Набор инструментов потребуется самый простой: электродрель, набор отверток, паяльник с припоем и флюсом, пассатижи, ножницы, ножовка или электролобзик, шлифмашинка и изолента.

Как сделать своими руками

Сборка мини-ветрогенератора в нашем случае начинается с разборки шуруповерта, из которого нужно достать электродвигатель и патрон с осью и шестеренкой.

Дальше работаем по следующей схеме:

«Намертво» зажимаем в патроне вал двигателя.

Устанавливаем и закрепляем собранную конструкцию на один конец неширокой доски, которая должна свободно помещаться в банку из-под кофе. Электродвигатель при этом крепится при помощи подходящего хомута или стремянки, а вторую опору в виде самодельного подшипника из распиленной пополам металлической трубки подходящего диаметра и крепежных элементов нужно установить между патроном и шестеренкой. Можно конечно обойтись и без второго крепления, но самоделка в этом случае будет очень неустойчивой и быстро развалится.

Распиливаем канализационную трубу в продольном направлении на три или четыре одинаковые части, чтобы изготовить лопасти. Дальнейшая обработка будущих лопастей сводится к сверлению отверстий под болты с одной стороны и обрезке по особой форме (ищите в интернете) с другой стороны. Завершаем эту работу обработкой краев и углов каждой лопасти, которые нужно сгладить при помощи шлифмашинки.

Выпиливаем из стальной пластины диаметром от 3 до 5 миллиметров небольшой круг, который будет основанием для крыльчатки. Просверливаем в полученной детали три отверстия для закрепления ее на шестеренке и еще по два отверстия для крепления каждой из 3-4 лопастей.

Собираем крыльчатку и закрепляем ее на шестеренке при помощи болтов с гайками. Проводим тонкую центровку, чтобы снизить биение до минимального уровня, и переходим к следующему этапу сборки;

Защищаем электродвигатель кожухом из жестяной банки из-под кофе, которую надеваем на основание, фиксируем саморезами и изолируем оба конца при помощи изоленты.

Выпиливаем хвостовое оперение и при помощи саморезов закрепляем его на другом краю доски, где предварительно нужно сделать аккуратный пропил.

Проводим центровку всей конструкции для того, чтобы найти место под отверстие для мачты.

Просверливаем отверстие в доске-основании и закрепляем мачту таким образом, чтобы собранная конструкция могла свободно вращаться.

Устанавливаем собранный мини-ветрогенератор в подходящем месте и переходим к испытаниям.

В заключение хотелось бы особо отметить, что ожидать особых чудес от такой ветрогенераторной установки не стоит, так как ее мощности будет достаточно только для создания дополнительной диодной подсветки земельного участка или подзарядки аккумулятора мобильного телефона. При этом специалисты не рекомендуют пробовать второй вариант, так как при сильном порыве ветра девайс может попросту сломаться из-за резкого скачка напряжения. Однако в целом это вполне работоспособный ветрогенератор, который поможет начинающему конструктору собрать более мощную установку или познакомить своих детей с основами ветроэнергетики.

Ютуб видео смотреть. Ветрогенератор из шуруповерта своими руками

Дата публикации: 2 августа 2019