Як зробити кроковий двигун Маломощний вітрогенератор із крокового двигуна: саморобний пристрій із принтера

08.03.2020

Прийшла на думку проста, очевидна, але геніальна думка. Адже якщо врахувати, що кроковий двигун є не тільки моторчиком, який забезпечує механічну роботу абсолютно різних пристроїв (починаючи від принтерів сканерів та іншої офісної апаратури, закінчуючи різними агрегатами, які застосовуються у більш серйозних пристроях). Кроковий двигун також може послужити чудовим генератором електрики!

А його найголовніший плюс у всьому, це те, що йому зовсім не потрібні великі оберти, він може справно працювати і при малих навантаженнях. Тобто навіть при мінімальній дії сили спрямованої на нього кроковий двигун відмінно виробляє енергію. Найголовніше, що цієї енергії цілком вистачить на різні потреби на кшталт освітлення дороги велосипедисту за допомогою підключеного до крокового двигуна ліхтаря.

На жаль зі звичайним генератором стандартному велосипеду будуть все ж таки необхідні початкові обороти, до того як ліхтарик почне випускати промені досить яскравого світла для чіткого освітлення шляху. Але при використанні крокового двигуна цей недолік видаляється сам собою, тобто освітлення подаватиметься відразу, як почнеться обертання колеса.

Але правда у цієї диво конструкції все ж таки буде ряд недоліків. Наприклад, найбільш явний з них, це велике магнітне залипання. Але насправді це не таке страшне для велосипедиста.

Що приступаючи до роботи, нам буде необхідно знайти деякі деталі:
1) Власне сам кроковий двигун.
2) парочка конденсаторів великої ємності.
3) світлодіодні ліхтарі
4) стабілізатор напруги 5-6 вольт.

Знайти кроковий двигун досить просто через те, що він дуже поширений у всіх офісних приладах. Єдине, що потрібно розуміти, це те, що чим більший кроковий двигун – тим відповідно краще для нас.

Тут буде описано та представлено декілька моделей крокових двигунів та різні варіанти їх кріплення до залізного коня.
Спочатку візьмемо найбільший двигун, що вдалося роздобути автору. Він демонтував його із звичайного офісного плотера для друку (по суті це принтер, лише у кілька разів більшого розміру).

Зовні двигун досить великий.

Але перш ніж приступити до вивчення схеми стабілізації схеми живлення, варто звернути увагу на методику кріплення цього агрегату до велобайка.

Якщо погляньте на малюнок, то зрозумієте, що генератор розташований ближче до осі колеса і обертання передається від додаткового кола.

І все ж так як модель велосипеда у кожного своя і хтось не захоче пошкоджувати раму саморізами, вам буде потрібно самому розробити коло обертання, варіантів тут дійсно багато.

Якщо ж ви не уявляєте собі як прикрутити великий кроковий двигун до конструкції, є менший варіант:

Вам залишається лише вибрати варіант генератора, що підходить під розміри вашого транспортного засобу.

Якщо з кроковими двигунами розібралися, можна приступити і до ліхтарів і ланцюгів живлення.

Ліхтарі необхідно взяти світлодіодні. схема випрямлення виглядатиме так: блок випрямляючих діодів, кілька конденсаторів великої ємності та природно стабілізатор напруги. У принципі, це стандартна схема харчування.

Кроковий двигун стандартно має на виході чотири проводки, які відповідають двом котушкам. саме з цієї причини на зображенні випрямних блоків теж два. Цей саморобний генератор електрики цілком може видавати аж до 50 вольт напруги на великих обертах, так що конденсатори краще взяти відповідні (напруга вище 50). Ну а стабілізатор на напругу 5-6 вольт.

І так у чому суть саморобки, і чому вона знадобилася?

Вся справа в його перевагі, навіть тільки рушивши з місця-вам шлях буде вже яскраво освітлений ліхтарем, запитаним від нашого крокового двигуна-він же генератор.

Так само хотілося б відзначити, що в процесі руху ліхтар не блиматиме або тухнути - освітлення буде плавним і рівним.

Tigrezno

Нижче наведена інструкція, за допомогою якої ви зможете переробити старий сканер в вражаючий генератор електрики.

Нам знадобляться:

Старий сканер;
Випрямляючі діоди (у проекті використано 8 діодів 1N4007);
Конденсатор 1000 мкФ;
Труба ПВХ;
Пластикові деталі (див. нижче);
Алюмінієві пластини (можна використовувати будь-які інші).

Крім флуоресцентної труби та електронних компонентів, у сканері є кроковий двигун, він нам і знадобиться. На фото показано чотирифазний кроковий двигун.

Примітка 3. Було використано вільне програмне забезпечення для розробки схеми http://qucs.sourceforge.net/.

Збираємо лопаті. Більш детально .

На жаль, схеми пристрою немає, однак зібрати схоже по фотографії не так вже й складно.

Кінець! Тепер залишилося дочекатися вітряного дня та випробувати пристрій, як видно на фотографії – пристрій стабільно генерує напругу 4.95 В. Тепер ви можете безкоштовно заряджати МР3 плеєр чи телефон!

Ось. Чудово людина сказала. Питання ж не в "казковому ККД": енергія однаково дармова. Планета не збідніє від таких Кулібіних. Питання у трудовитратах та вартості всього застосовуваного. Питання дуже спірне: вертикалка страшних габаритів, або горизонталка, але повертається. Ось це тема для суперечок (а краще, якщо їх хтось погасить практичним досвідом і поділиться).
Привіт всім. у мене трохи складніше. освітлення двору світлодіодними ліхтариками (5шт. по 7 світлодіодів). акумулятор коштує 7.2 вольта 700 ма. збирав за схемою подвоєння напруги:).
вітер середній, незнаю чим заміряти... трохи перестав та й неповітря стоїть.
а ось "головка". (прибрав мультиплікатор, залипання набагато з ним сільніше а різниця мінімальна, та й не шумить). вертикальний у мене взагалі не шумить і світить вже 1.5 року без акумулятора (теж ШД).
mba1 має рацію, і у вертикалок більше 200 об/хв під великим сумнівом.
Лопаті мені здається у Вас великі для такого двигуна. Підігнати розмір під потужність, дивишся зовсім правильний вітрячок. Чи не заміряли параметри?
Лопаті зробив уже і вкоротив, діаметр приблизно 1.1м, обороти підвищилися, та й крутиться коли вітру і не відчуваєш. ліхтарів вже 6:). ось відео - http://depositfiles.com/files/18bs0ha7b
параметри вже не пам'ятаю, при середньому вітрі близько 8 вольт, ма-хз, зараз лізти туди дуже хочеться, та й голова іншим забита, неодимові магнітики чекаю (24шт), днями прийдуть:), буду генератор робити:).
Якщо потрібен кроковий двигун то тоді не зі сканера, а з принтера, в матричні їх два, навіть при обслуговування при швидкому переміщенні голівки світлодіоди починали світитися. Думаю почати не з серйозного виробу, а взяти для початку двигун від жигулівської пічки, або моторчик від скло очисника в гаражі валяється.
Є колекторні двигуни (наприклад, ДП..., ДПМ...) з відцентровим обмежувачем оборотів. Може є ідеї, як це пристосувати для зворотного завдання в генераторі? Мені так відразу якось і не розуміється...
А з ШД3-ШД5 хтось може мутив?
Або з моторами від авіо моделей-розміри маленькі потужність велика?
http://vkontakte.ru/club11998700 - ТАМ Є І ФОТО І ВІДЕО шд, неодимові, посилання.
А параметри у двигунів які? вольт на котушку? ампераж? скільки котушок (висновків?) та який градус повороту?
шд бажано підбирати - менше опір обмотки, більша робоча напруга, тоді на крок пристойно імпульс даватиме:)
Якщо менший опір при більшій напрузі - значить потужність більша. Так що можна підбирати за РОЗМІРОМ :)
http://www.youtube.com/watch?v=7WgS4kxobI0&feature=channel_video_title
Це моє відео.
Хто знає, будь-який ШД можна використовувати як генератор? Якщо купити потужніше ніж в принтері.
Використовувати потужний ШД як генератор важко. Причина у великому моменті торкання.

Для роботи практично всіх електричних приладів необхідні спеціальні приводні механізми. Пропонуємо розглянути, що таке кроковий двигун, його конструкцію, принцип роботи та схеми підключення.

Що таке кроковий двигун?

Кроковий двигун є електричною машиною, призначеною для перетворення електричної енергії мережі в механічну енергію. Конструктивно складається з обмоток статора і магнітом'якого або магнітотвердого ротора. Відмінною особливістю крокового двигуна є дискретне обертання, при якому заданому числу імпульсів відповідає певна кількість кроків, що здійснюються. Найбільше застосування такі пристрої отримали у верстатах з ЧПУ, робототехніці, пристроях зберігання та зчитування інформації.

На відміну від інших типів машин кроковий двигун здійснює обертання не безперервно, а кроками, від чого і походить назва пристрою. Кожен такий крок становить лише частину його повного обороту. Кількість необхідних кроків для повного обертання валу відрізнятиметься, залежно від схеми з'єднання, марки двигуна та способу керування.

Переваги та недоліки крокового електродвигуна

До переваг експлуатації крокового двигуна можна віднести:

У крокових електродвигунах кут повороту відповідає числу поданих електричних сигналів, при цьому після зупинки обертання зберігається повний момент і фіксація;
Точне позиціонування забезпечує 3 - 5% від встановленого кроку, яка не накопичується від кроку до кроку;
Забезпечує високу швидкість старту, реверсу, зупинки;
Відрізняється високою надійністю за рахунок відсутності тертьових компонентів для струмознімання, на відміну від колекторних двигунів;
Для позиціонування крокового двигуна не потрібно зворотного зв'язку;
Може видавати низькі обороти для безпосередньо підведеного навантаження без будь-яких редукторів;
Порівняно менша вартість щодо тих самих;
Забезпечується широкий діапазон керування швидкістю обертів валу за рахунок зміни частоти електричних імпульсів.

До недоліків застосування крокового двигуна належать:

Може виникати резонансний ефект та прослизання крокового агрегату;
Існує можливість втрати контролю через відсутність зворотний зв'язок;
Кількість електроенергії, що витрачається, не залежить від наявності або відсутності навантаження;
Складності управління через особливості схеми

Пристрій та принцип роботи

Мал. 1. Принцип дії крокового двигуна

На малюнку 1 зображені обмотки 4, які відносяться до статора двигуна, а їх розташування влаштовано так, що вони знаходяться під кутом 90º відносно один одного. З чого випливає, що така машина характеризується розміром кроку 90º.

У момент подачі напруги U1 в першу обмотку відбувається переміщення ротора на 90º. У разі послідовної подачі напруги U2, U3, U4 у відповідні обмотки, вал продовжить обертання до завершення повного кола. Після цього цикл повторюється знову. Для зміни напрямку обертання достатньо змінити черговість подачі імпульсів у відповідні обмотки.

Типи крокових двигунів

Для забезпечення різних параметрів роботи важлива як величина кроку, на який зміщуватиметься вал, так і момент, що додається для переміщення. Варіації даних параметрів досягаються за рахунок конструкції ротора, способу підключення і конструкції обмоток.

За конструкцією ротора

Обертовий елемент забезпечує магнітну взаємодію з електромагнітним полем статора. Тому його конструкція та технічні особливості безпосередньо визначають режим роботи та параметри обертання крокового агрегату. Щоб на практиці визначити тип крокового мотора, при знеструмленій мережі необхідно провернути вал, якщо відчуваєте опір, це свідчить про наявність магніту, в іншому випадку, це конструкція без магнітного опору.

Реактивний

Реактивний кроковий двигун не оснащується магнітом на роторі, а виконується з магнітом'яких сплавів, як правило, його набирають із пластин для зменшення втрат на індукцію. Конструкція у поперечному розрізі нагадує шестірню із зубцями. Полюси обмоток статорів запитуються протилежними парами і створюють магнітну силу для переміщення ротора, який рухається від поперемінного протікання електричного струму в обмотувальних парах.

Вагомим плюсом такої конструкції крокового приводу є відсутність моменту, що стопорить, утвореного полем по відношенню до арматури. За фактом це той самий, у якому поворот ротора йде відповідно до поля статора. Недоліком є зниження величини крутного моменту. Крок реактивного двигуна коливається від 5 до 15°.

З постійними магнітами

У цьому випадку рухливий елемент крокового двигуна збирається з постійного магніту, в якому може бути два і більше полюсів. Обертання ротора забезпечується тяжінням або відштовхуванням магнітних полюсів електричним полем при подачі напруги у відповідні обмотки. Для цієї конструкції кутовий крок складає 45-90 °.

Гібридні

Був розроблений з метою поєднання найкращих якостей двох попередніх моделей, за рахунок чого агрегат має менший кут і крок. Його ротор виконаний у вигляді постійного циліндричного магніту, який намагнічений по поздовжній осі. Конструктивно це виглядає як два круглі полюси, на поверхні яких розташовані зубці ротора з магнітом'якого матеріалу. Таке рішення дозволило забезпечити відмінний утримуючий і крутний момент.

Переваги гібридного крокового двигуна полягають у його високій точності, плавності та швидкості переміщення, малим кроком – від 0,9 до 5°. Їх застосовують для висококласних верстатів ЧПУ, комп'ютерних та офісних приладів та сучасної робототехніки. Єдиним недоліком є відносно висока вартість.

Наприклад розберемо варіант гібридних ШД на 200 кроків позиціонування валу. Відповідно, кожен з циліндрів матиме по 50 зубців, один з них є позитивним полюсом, другий негативним. При цьому кожен позитивний зубець розташований напроти паза в негативному циліндрі і навпаки. Конструктивно це виглядає так:

Через що на валу крокового двигуна виходить 100 полюсів, що перемежуються, з відмінною полярністю. Статор також має зубці, як показано на малюнку 6 нижче, крім проміжків між його компонентами.

Мал. 6. Принцип роботи гібридного ШД

За рахунок такої конструкції можна досягти зміщення того ж південного полюса щодо статора 50 різних позицій. За рахунок відмінності положення в напівпозиції між північним і південним полюсом досягається можливість переміщення в 100 позиціях, а зміщення фаз на чверть поділу надає можливість збільшити кількість кроків за рахунок послідовного збудження ще вдвічі, тобто до 200 кроків кутового валу за 1 оборот.

Зверніть увагу на малюнок 6, принцип роботи такого крокового двигуна полягає в тому, що при попарній подачі струму в протилежні обмотки відбувається підтягування різноїменних полюсів ротора, розташованих за зубами статора і відштовхування однойменних, що йдуть перед ними по ходу обертання.

На вигляд обмоток

На практиці кроковий двигун є багатофазним мотором. Плавність роботи в якому безпосередньо залежить від кількості обмоток – чим їх більше, тим плавніше відбувається обертання, але й вища вартість. При цьому момент, що крутить, від числа фаз не збільшується, хоча для нормальної роботи їх мінімальне число на статорі електродвигуна повинно становити хоча б дві. Кількість фаз не визначає кількості обмоток, тому двофазний кроковий двигун може мати чотири і більше обмотки.

Уніполярний

Уніполярний кроковий двигун відрізняється тим, що у схемі підключення обмотки є відгалуження від середньої точки. Завдяки чому легко змінюються магнітні полюси. Недоліком такої конструкції є використання лише однієї половини доступних витків, через що досягається менший крутний момент. Тому вони вирізняються великими габаритами.

Для використання всієї потужності котушки середній висновок залишають не підключеним. Розгляньте конструкції уніполярних агрегатів, вони можуть містити 5 та 6 висновків. Їхня кількість буде залежати від того, виводиться серединний провід окремо від кожної обмотки двигуна або вони з'єднуються разом.

Біполярний

Біполярний кроковий двигун підключається до контролера через 4 виводи. При цьому обмотки можуть з'єднуватися як послідовно, так і паралельно. Розгляньте приклад його роботи малюнку.

У конструктивній схемі такого двигуна ви бачите з однією обмоткою збудження у кожній фазі. Через це зміна напрямку струму вимагає використання в електронній схемі спеціальних драйверів (електронних чіпів, призначених для керування). Досягти такого ефекту можна за допомогою включення Н-моста. У порівнянні з попереднім, біполярний пристрій забезпечує той самий момент при набагато менших габаритах.

Підключення крокового двигуна

Щоб запитати обмотки, знадобиться пристрій здатний видати керуючий імпульс або серію імпульсів у певній послідовності. Як такі блоки виступають напівпровідникові прилади для підключення крокового двигуна, мікропроцесорні драйвера. У яких є набір вихідних клем, кожна з них визначає спосіб живлення та режим роботи.

Залежно від схеми підключення слід застосовувати ті чи інші висновки крокового агрегату. При різних варіантах підведення тих чи інших клем до вихідного сигналу постійного струму виходить певна швидкість обертання, крок або мікрокрок лінійного переміщення в площині. Так як для одних завдань потрібна низька частота, а для інших висока, той самий двигун може задавати параметр за рахунок драйвера.

Типові схеми підключення ШД

Залежно від того, яка кількість висновків представлена на конкретному кроковому двигуні: 4, 6 або 8 висновків, відрізнятиметься і можливість використання тієї чи іншої схеми їх підключення.

Схеми підключення різних типів крокових двигунів

За умови запитки основних полюсів крокової машини від одного і того ж драйвера, за даними схемами можна відзначити такі особливості роботи:

Висновки однозначно підводяться до відповідних клем пристрою. При послідовному з'єднанні обмоток підвищує індуктивність обмоток, але знижує струм.
Забезпечує паспортне значення електричних характеристик. При паралельній схемі збільшується струм та знижується індуктивність.
При підключенні по одній фазі на обмотку знижується момент низьких оборотах і зменшує величину струмів.
При підключенні здійснює всі електричні та динамічні характеристики згідно з паспортом, номінальний струм. Значно спрощується схема керування.
Видає набагато більший момент і застосовується для більших частот обертання;
Як і попередня, призначена для збільшення моменту, але застосовується для низьких частот обертання.

Управління кроковим двигуном

Виконання операцій кроковим агрегатом може здійснюватись кількома методами. Кожен із яких відрізняється способом подачі сигналів на пари полюсів. Усього виділяють тир методу активації обмоток.

Хвильовий– у такому режимі відбувається збудження лише однієї обмотки, до якої і притягуються роторні полюси. При цьому кроковий двигун не здатний витягувати велике навантаження, оскільки видає лише половину моменту.

Повнокроковий— у такому режимі відбувається одночасна комутація фаз, тобто збуджуються відразу обидві. Через це забезпечується максимальний момент, у разі паралельного з'єднання або послідовного включення обмоток буде створюватися максимальна напруга або струм.

Напівкроковий– є комбінацією двох попередніх методів комутації обмоток. Під час реалізації якого в кроковому двигуні відбувається почергова подача напруги спочатку одну котушку, а потім відразу дві. Завдяки чому забезпечується краща фіксація на максимальних швидкостях та більша кількість кроків.

Для більш м'якого керування та подолання інерції ротора використовується мікрокрокове керування, коли синусоїда сигналу здійснюється мікроступеневими імпульсами. За рахунок чого сили взаємодії магнітних ланцюгів у кроковому двигуні набувають більш плавну зміну і, як наслідок, переміщення ротора між полюсами. Дозволяє значною мірою знизити ривки крокового двигуна.

Без контролера

Для керування безколекторними двигунами застосовується система Н-мосту. Що дозволяє перемикати полярність для реверсу крокового двигуна. Може виконуватися на транзисторах або мікросхемах, які створюють логічний ланцюжок для переміщення ключів.

Як бачите, від джерела живлення V напруга подається на міст. При попарному включенні контактів S1 – S4 або S3 – S2 відбуватиметься рух струму через обмотки двигуна. Що й зумовить обертання у той чи інший бік.

З контролером

Пристрій контролера дозволяє здійснювати керування кроковим двигуном у різних режимах. В основі контролера лежить електронний блок, що формує групи сигналів та їх послідовність, що посилаються на котушки статора. Для запобігання можливості його пошкодження у разі короткого замикання або іншої аварійної ситуації на самому двигуні кожен висновок захищається діодом, який не пропустив імпульс у зворотний бік.

Підключення через контролер однополярного крокового двигуна

Найпростіший драйвер крокового двигуна своїми руками

Щоб зібрати схему драйвера в домашніх умовах, можуть знадобитися деякі елементи від старих принтерів, комп'ютерів та іншої техніки. Вам знадобляться транзистори, діоди, резистори (R) та мікросхема (RG).

Для побудови програми керуйтеся наступним принципом: при подачі на один із висновків D логічної одиниці (інші сигналізують нуль) відбувається відкриття транзистора і сигнал проходить до котушки двигуна. Таким чином виконується один крок.

На основі схеми складається друкована плата, яку можна спробувати виготовити самостійно або зробити на замовлення. Після чого на платі впаюються відповідні деталі. Пристрій здатний керувати кроковим пристроєм від домашнього комп'ютера за рахунок підключення до звичайного порту USB.

Корисне відео

Як генератор на вітряк підійде кроковий двигун (ШД) для принтера. Навіть за невеликої швидкості обертання він виробляє потужність близько 3 Вт. Напруга може підніматися вище 12 В, що дозволяє заряджати невеликий акумулятор.

Принципи використання

Характерна для російського клімату турбулентність вітру у приземних шарах призводить до постійних змін його напряму та інтенсивності. Вітрогенератори великих розмірів, потужність яких перевищує 1 кВт будуть інерційними. В результаті вони не встигнуть повністю розкрутитись при зміні напряму вітру. Цьому також заважає момент інерції у площині обертання. Коли бічний вітер діє на вітряк, що працює, він відчуває величезні навантаження, які можуть призвести до його швидкого виходу з ладу.

Доцільно застосовувати вітрогенератор малої потужності, виготовлений своїми руками, що має незначну інерційність. З їх допомогою можна заряджати малопотужні акумулятори мобільних телефонів або використовувати для освітлення світлодіодами.

Надалі краще орієнтуватися на споживачів, що не вимагають перетворення енергії, що виробляється, наприклад, для підігріву води. Кілька десятків ват енергії цілком може вистачити для підтримки температури гарячої води або для додаткового підігріву системи опалення, щоб вона не перемерзала взимку.

Електрична частина

Генератором у вітряк можна встановити кроковий двигун (ШД) для принтера.

Навіть за невеликої швидкості обертання він виробляє потужність близько 3 Вт. Напруга може підніматися вище 12 В, що дозволяє заряджати невеликий акумулятор. Інші генератори ефективно працюють при швидкості обертання більше 1000 об/хв, але вони не підійдуть, оскільки вітряк обертається зі швидкістю 200-300 об/хв. Тут необхідний редуктор, але створює додатковий опір і до того ж має високу вартість.

У генераторному режимі у крокового двигуна виробляється змінний струм, який легко перетворити на постійний, використовуючи пару діодних мостів та конденсатори. Схему легко зібрати власноруч.

Встановивши за мостами стабілізатор, отримаємо постійну вихідну напругу. Для візуального контролю можна підключити світлодіод. Щоб зменшити втрати напруги для його випрямлення, застосовуються діоди Шоттки.

Надалі можна буде створити вітряк із потужнішим ШД. Такий вітрогенератор матиме великий момент торкання. Проблему можна усунути, відключаючи навантаження під час пуску та при малих обертах.

Як зробити вітрогенератор

Лопаті можна виготовити своїми руками із труби ПВХ. Потрібна кривизна підбирається, якщо взяти її з певним діаметром. Заготівлю лопаті малюють на трубі, а потім вирізують відрізним диском. Розмах гвинта становить близько 50 см, а ширина лопатей - 10 см. Після цього слід виточити втулку з фланцем під розмір валу ШД.

Вона насаджується на вал двигуна і додатково кріпиться гвинтами, а до фланців кріпляться пластикові лопаті. На фото зображено дві лопаті, але можна зробити чотири, прикрутивши ще дві аналогічні під кутом 90 º. Для більшої твердості під головки гвинтів слід встановити загальну пластину. Вона щільніше притисне лопаті до фланця.

Вироби із пластику довго не служать. Тривалий вітер із швидкістю понад 20 м/с такі лопаті не витримають.

Генератор вставляється у шматок труби, до якого він кріпиться болтами.

До труби з торця кріпиться флюгер, що є ажурною і легкою конструкцією з дюралюмінію. Вітрогенератор тримається на вертикальній привареній осі, яка вставляється в трубу щогли з можливістю обертання. Під фланець можна встановити завзятий підшипник або полімерні шайби, що знижують тертя.

У більшості конструкцій вітряк містить випрямляч, який кріпиться до рухомої частини. Це робити недоцільно через збільшення інерційності. Електричну плату можна розмістити внизу, а до неї вивести вниз проводи від генератора. Зазвичай з крокового двигуна виходить до 6 дротів, що відповідають двом котушкам. Їх потрібні струмознімальні кільця передачі електроенергії від рухомий частини. Там досить складно встановити щітки. Механізм струмознімання може виявитися складнішим, ніж сам вітрогенератор. Ще було б краще розмістити вітряк так, щоб вал генератора був вертикально. Тоді дроти не заплітатимуться навколо щогли. Такі вітрогенератори складніші, зате зменшується інерційність. Конічна передача тут буде якраз. При цьому можна збільшити обороти валу генератора, підібравши необхідні шестірні своїми руками.

Закріпивши вітряк на висоті 5-8 м, можна починати проводити випробування та збирати дані про його можливості, щоб надалі встановити більш досконалу конструкцію.

В даний час стають популярними вертикально-осьові вітрогенератори.

Деякі конструкції добре витримують навіть урагани. Добре себе зарекомендували комбіновані конструкції, які працюють за будь-якого вітру.

Висновок

Маломощний вітрогенератор надійно працює через малу інерційність. Його легко виготовляють у домашніх умовах та використовують переважно для підзарядки невеликих акумуляторів. Він може стати в нагоді в заміському будинку, на дачі, в поході, коли виникають проблеми з електрикою.

З кожним роком люди шукають альтернативні джерела. Саморобна електростанція зі старого автомобільного генератора буде доречною у віддалених ділянках, де немає підключення до спільної мережі. Вона зможе вільно заряджати акумуляторні батареї, а також забезпечить роботу кількох побутових приладів та освітлення. Куди використовувати енергію, що буде вироблятися, вирішуєте ви, а також зібрати його своїми руками або придбати у виробників, яких на ринку достатньо. У цій статті ми допоможемо вам розібратися зі схемою складання вітрогенератора своїми руками з тих матеріалів, які завжди є у будь-якого господаря.

Розглянемо принцип роботи вітро-електростанції. Під швидким вітровим потоком активується ротор і гвинти, потім рух приходить основний вал, що обертає редуктор, а потім відбувається генерація. На виході ми отримуємо електрику. Отже, що вища швидкість обертання механізму, то більше вписувалося продуктивності. Відповідно, при розташуванні конструкцій враховуйте місцевість, рельєф, знати ділянки територій, де більша швидкість вихору.

Інструкція збирання з автомобільного генератора

Для цього вам потрібно заздалегідь приготувати комплектуючі. Найважливішим елементом є генератор. Найкраще брати тракторний чи автобусний, він здатний виробити набагато більше енергії. Але якщо такої можливості немає, то вірогідніше варто обійтися і слабкішими агрегатами. Для складання апарату вам знадобиться:
вольтметр
реле акумуляторної зарядки
сталь для виготовлення лопатей
12 вольтовий акумулятор
коробка для дротів
4 болти з гайками та шайбами
хомути для кріплення

Складання пристрою для дому на 220в

Коли все потрібне готове переходите до збирання. Кожен із варіантів може мати додаткові деталі, але вони чітко обговорюються у посібнику.
Насамперед зберіть вітряне колесо - головний елемент конструкції, адже саме ця деталь перетворюватиме енергію вітру на механічну. Найкраще, щоб у нього було 4 лопаті. Запам'ятайте, що менше їх кількість, тим більше механічної вібрації і тим складніше його збалансувати. Роблять їх із листової сталі чи залізної бочки. Форму вони мають носити не таку, як ви бачили у старих млинах, а ті, що нагадують крильчатий тип. У них аеродинамічний опір набагато нижчий, а ефективність вищий. Після того, як ви за допомогою болгарки, виріжете вітряк з лопатями діаметром 1.2-1.8 метра, його разом з ротором потрібно прикріпити з віссю генератора, просвердливши отвори і з'єднавши болтами.

Складання електричної схеми

Закріплюємо дроти та підключаємо їх безпосередньо до акумулятора та перетворювача напруги. Потрібно використовувати все, що у школі під час уроків фізики вас вчили майструвати при складанні електричної схеми. Перед початком розробки подумайте які кВт вам потрібні. Важливо відзначити, що без подальшої переробки та перемотування статора зовсім не придатні, робочі обороти становлять 1,2 тис-6 тис. об/м, а цього недостатньо для виробництва енергії. Саме з цієї причини потрібно позбутися котушки збудження. Щоб підняти рівень напруги, перемотайте статор тонким дротом. Як правило, в результаті потужність буде при 10 м/с 150-300 Вт. Після складання ротор добре магнітить, ніби до нього підключили живлення.

Роторні саморобні вітрогенератори дуже надійні в роботі та економічно вигідні, єдиною їхньою недосконалістю є страх сильних поривів вітру. Принцип роботи має простий – вихор через лопаті змушує механізм крутитися. У процесі цих інтенсивних обертань виробляється енергія, необхідної вам напруги. Така електростанція - це дуже вдалий спосіб забезпечити електрикою невеликий будинок, звичайно, щоб викачувати воду зі свердловини його потужності буде недостатньо, але подивитися телевізор або ввімкнути світло у всіх приміщеннях за його допомогою можливо.

З домашнього вентилятора

Сам вентилятор може бути в неробочому стані, але з нього потрібно лише кілька деталей – це стійка і сам гвинт. Для конструкції знадобиться невеликий кроковий двигун спаяний діодним містком для того, щоб він видавав постійну напругу, пляшечка від шампуню, пластикова водопровідна трубка завдовжки приблизно 50 см, заглушка для неї та кришка від пластикового відра.

На верстаті роблять втулку та фіксують у роз'ємі від крил розібраного вентилятора. У цю втулку кріпиться генератор. Після закріплення потрібно зайнятися виготовленням корпусу. Зрізають за допомогою верстата або вручну дно від пляшки шампуню. Під час відрізання потрібно також залишити отвір на 10, щоб вставити в нього вісь, виточену з алюмінієвого прута. Прикріплюють її за допомогою болта та гайки до пляшечки. Після того як була виконана припайка всіх проводів, в корпусі пляшечки роблять ще один отвір для виведення цих проводів. Простягаємо їх і закріплюємо у пляшечці зверху на генераторі. За формою вони повинні збігатися і корпус пляшки повинен надійно приховувати його частини.

Хвостовик для нашого пристрою

Щоб у майбутньому він уловлював потоки вітру з різних боків, зберіть хвостовик, використавши заздалегідь підготовлену трубку. Хвостова частина буде кріпитися за допомогою кришки, що відкручується, від шампуню. У ній теж роблять отвір і, попередньо вдягнувши на один кінець трубки заглушку, простягають її і закріплюють до основного корпусу пляшечки. З іншого боку, трубку пропилюють ножівкою і вирізують ножицями з кришки пластикового відра крило хвостовика, воно повинно мати круглу форму. Все, що вам потрібно, це просто обрізати краї відра, якими воно прикріплювалося до основної ємності.

На задню панель підставки прикріплюємо USB вихід та складаємо всі отримані деталі в одну. Кріпити радіо або заряджати телефон можна буде через цей вмонтований порт USB. Звичайно, сильної потужністю він від побутового вентилятора не має, але все ж освітлення однієї лампочки може забезпечити.

Вітрогенератор своїми руками з крокового двигуна

Пристрій з крокового двигуна навіть за невеликої швидкості обертання виробляє близько 3 Вт. Напруга може підніматися вище 12 В, що дозволяє заряджати невеликий акумулятор. Як генератор можна вставити кроковий двигун від принтера. У такому режимі у крокового двигуна виробляється змінний струм, яке легко перетворити на постійний, використовуючи кілька діодних мостів і конденсатори. Схему ви можете зібрати власноруч. Стабілізатор встановлюють за мостами, у результаті отримаємо постійну вихідну напругу. Щоб контролювати зорове напруження, можна встановити світлодіод. З метою зменшення втрати 220 В для його випрямлення застосовуються діоди Шоттки.

Лопаті будуть із труби ПВХ. Заготівлю малюють на трубі, а потім вирізують відрізним диском. Розмах гвинта має становити близько 50 см, а ширина - 10 см. Потрібно виточити втулку з фланцем під розмір валу ШД. Вона насаджується на вал двигуна і кріпиться за допомогою гвинтів, безпосередньо до фланців кріпляться пластикові гвинти. Також проведіть балансування - від кінців крил відрізаються шматочки пластику, кут нахилу змінити за допомогою нагрівання та вигину. У сам пристрій вставляють шмат труби, до якого його теж прикріплюють болтами. Що стосується електричної плати, її краще розмістити внизу, а до неї вивести харчування. З крокового двигуна виходять до 6 дротів, які відповідають двом котушкам. Їх знадобляться струмознімальні кільця передачі електроенергії від рухомий частини. Поєднавши всі деталі між собою переходимо до тестування конструкції, яка починатиме оберти при 1 м/с.

Вітряк з мотор-колесо та магнітів

Не кожен знає, що вітрогенератор із мотор-колеса можна зібрати своїми руками за короткий час, головне заздалегідь запастися потрібними матеріалами. Для нього найкраще підходить ротор Савоніуса, його можна придбати готовий або самостійно. Він складається з двох напівциліндричних лопатей та перекриття, з яких і виходять осі обертання ротора. Матеріал для їхнього виробу вибирайте самостійно: дерево, склотканину або пвх-трубу, що є найпростішим і оптимальним варіантом. Виготовляємо місце з'єднання деталей, на якому потрібно зробити отвори для кріплення відповідно до кількості лопатей. Потрібний сталевий поворотний механізм, щоб пристрій міг витримувати будь-яку погоду.

З феритових магнітів

Вітрогенератор на магнітах буде складно освоїти малодосвідченим майстрам, але все ж таки можна спробувати. Отже, мають бути чотири полюси, у кожному перебуватиме по два феритові магніти. Покриватимуть їх накладки з металу завтовшки трохи менше міліметра для розподілу більш рівномірного потоку. Основних котушок має бути 6 штук, перемотані товстим дротом і повинні знаходитися через кожен магніт, займаючи простір, що відповідає довжині поля. Кріплення схем обмотки може бути на маточині від болгарки, в середину якої встановлено заздалегідь виточений болт.

Регулюється потік подачі енергії висотою закріплення статора над ротором, що він вище, тим менше залипань, відповідно потужність знижується. Для вітряка потрібно зварити опору-стійку, а на статорному диску закріпити 4 великі лопаті, які ви можете вирізати зі старої металевої бочки або кришки від пластикового відра. При середній швидкості обертання видає приблизно 20 ватів.

Конструкція вітряка на неодимових магнітах

Якщо ви хочете дізнатися про створення, потрібно зробити основою маточину автомобіля з дисками гальма, такий вибір цілком виправданий, адже він потужний, надійний і добре збалансований. Після того як ви відчистите маточину від фарби та бруду, переходьте до розміщення неодимових магнітів. Їх потрібно по 20 штук на диску, розмір повинен становити 25х8 міліметрів.

Магніти потрібно розміщувати, враховуючи чергування полюсів, перед склеюванням краще створити паперовий шаблон або прокреслити лінії, що ділять диск на сектори, щоб не переплутати полюси. Дуже важливо, щоб вони, що стояли навпроти одного, були з різними полюсами, тобто притягувалися. Клеять їх супер-клеєм. Підніміть бордюрчики по краях дисків і в центрі намотайте скотч або заліпіть пластиліном для недопущення розтікання. Щоб виріб працював з максимальною віддачею, котушки статора слід правильно розрахувати. Збільшення кількості полюсів призводить до зростання частоти струму в котушках, завдяки цьому пристрій навіть при низькій частоті обороту дає велику потужність. Намотування котушок здійснюється більш товстими проводами, з метою зниження опору в них.

Коли основна частина готова, виготовляють лопаті, як у попередньому випадку, і закріплюють їх до щогли, що може бути виготовлена із звичайної пластикової труби з діаметром-160 мм. Зрештою наш генератор, що працює на принципі магнітної левітації, з діаметром півтора метра і шістьма крилами, в 8м/с, здатний забезпечити до 300 Вт.

Ціна розчарування або дорогий флюгер

Сьогодні існує безліч варіантів, як зробити пристрій для перетворення енергії вітру, кожен спосіб по-своєму ефективний. Якщо ви ознайомлені з методикою виготовлення обладнання, що виробляє енергію, то буде неважливо на базі чого його робити, головне, щоб він відповідав задуманій схемі, і на виході давав хорошу потужність.