Когда речь заходит о ветрогенераторах, воображение рисует серьезные установки большой мощности, способные снабжать энергией целые города. При этом, вполне возможно использование этой технологии и в прикладных, бытовых целях. Это полезно для иллюстрации вопроса, помогает оценить возможности и перспективы ветроэнергетики на простом и понятном примере. Создание маленьких устройств не решит проблему энергообеспеченности, но сможет поспособствовать развитию технологии и пробудить интерес к такому способу выработки электроэнергии.
Как сделать ветряк из кулера от компьютера своими руками?
Обновлено: 4 мая 2019
Когда речь заходит о ветрогенераторах, воображение рисует серьезные установки большой мощности, способные снабжать энергией целые города. При этом, вполне возможно использование этой технологии и в прикладных, бытовых целях. Это полезно для иллюстрации вопроса, помогает оценить возможности и перспективы ветроэнергетики на простом и понятном примере. Создание маленьких устройств не решит проблему энергообеспеченности, но сможет поспособствовать развитию технологии и пробудить интерес к такому способу выработки электроэнергии.
Мини-ветрогенератор из старого компьютерного кулера
Небольшой моделью ветрогенератора, вполне функциональной и способной выполнять полезную работу, может стать вышедший из строя компьютерный вентилятор. Подойдет практически любой кулер, но лучше всего выбирать самый большой, поскольку двигатель в том виде, какой он есть, для вырабатывания электротока не годится. Причина этой необходимости в том, что обмотки моторчика намотаны двойным проводом и в разном направлении, поэтому он создает переменный ток.
Максимум, на что можно рассчитывать при изготовлении ветрогенератора из компьютерного кулера — это питание нескольких светодиодов, для которых требуется постоянный ток. Поэтому надо будет изготовить выпрямитель, который тоже отнимет немного мощности. Поэтому двигатель без переделок неспособен зажечь даже единственный светодиод. Для модернизации понадобится изготовить более мощные обмотки, способные выдавать более высокое напряжение.
Важно! Не следует рассчитывать на создание устройства, способного заряжать батарею мобильного телефона или питать ноутбук. Энергии, полученной таким образом хватит только для питания светодиодного фонаря. Вся затея полезна именно с образовательной или познавательной точки зрения.
Распиновка проводов кулера 4 pin
Здесь скорость вращения можно не только считывать, но и изменять. Это делается при помощи импульса от материнской платы. Он способен в режиме реального времени возвращать информацию на тахогенератор (3-х штырьковый на это неспособен, так как датчик и контроллер сидят на одной ветке питания).
Технология изготовления
Для переделки компьютерного вентилятора в ветрогенератор потребуется выполнить следующие действия:
- модернизировать моторчик;
- увеличить размер крыльчатки;
- изготовить подставку с возможностью вращения вокруг своей оси (настройки на ветер).
Рассмотрим эти этапы более подробно:
Модернизируем моторчик
Для того, чтобы переделать двигатель, понадобится разобрать кулер. Это делается следующим образом:
- снимается наклейка с крышки моторного отсека в центральной части кулера;
- аккуратно вынимается крышка отсека;
- удаляется стопорное кольцо, фиксирующее ось крыльчатки;
- снимается крыльчатка.
После этого появляется свободный доступ к обмоткам двигателя. Их надо удалить, так как они не подходят для нашей цели. Проще всего их аккуратно срезать и выдернуть из гнезд.
Затем наматываются обмотки более тонким проводом. Количество витков должно быть максимальным, сколько сможет вместить статор. Обмотки наматываются вразнобой — первая по часовой стрелке, вторая — против, затем опять по часовой стрелке и снова против. Это обеспечит подачу переменного тока.
Неплохо будет поменять магниты на более мощные, например, неодимовые. Это позволит значительно увеличить мощность генератора и стабилизирует напряжение на выходе.
После этого к выводам обмоток припаиваются провода, к которым впоследствии присоединится выпрямитель.
После завершения этих действий вся конструкция собирается в обратном порядке. Из 4 диодов собирается выпрямитель, и на этом модернизация двигателя завершается.
Изготовление рабочего колеса
Лопасти, имеющиеся на кулере, по своим размерам хороши для охлаждения внутренностей компьютера, но для работы в качестве ветрового колеса они слишком малы. Для того, чтобы обеспечить максимально возможную эффективность взаимодействия с ветровыми потоками, рекомендуется изготовить новые лопасти. Понадобится произвести следующие действия:
- аккуратно отрезать старые лопасти;
- изготовить новые из пластмассовых бутылок или иных изделий;
- приклеить новые лопасти на крыльчатку.
Для изготовления лопастей лучше всего использовать пластиковые бутылки или любые предметы цилиндрической формы. Это необходимо для того, чтобы лопасти имели нужный профиль, позволяющий ветру вращать крыльчатку. Плоская листовая пластмасса для изготовления лопастей не годится.
Размер новых лопастей должен быть примерно в 2-3 раза превышать те, которые были раньше. Слишком большие усложняют использование устройства и не обладают достаточной жесткостью, а слишком маленькие не дают нужного эффекта, вся процедура теряет смысл.
Внимание! Форма должны быть такой, чтобы готовые лопасти оказались под небольшим углом к вертикальной плоскости. Все лопатки должны быть одинаковыми.
Подставка
Подставка служит для установки устройства в нужном положении и ориентирования его по ветру. Проще всего использовать отрезок трубки, в который вставляется пруток, свободно двигающийся в ней. Трубка крепится на неподвижную часть устройства, а пруток устанавливается на основание или прикрепляется к опоре, например, на балконе.
Кроме того, понадобится устройство автоматического наведения на ветер, проще говоря — хвост. Он представляет собой подобие хвоста самолета или флюгера и жестко крепится к ветряку по оси вращения крыльчатки.
Полностью собранное устройство устанавливается в подходящем месте, в качестве полезной нагрузки подключается фонарик со светодиодными лампочками, производится запуск ветряка. Устройство можно использовать для освещения каких-либо участков, а также для приобретения навыков изготовления таких изделий.
Вертикалки
Ветряки с вертикальной осью вращения являются наиболее подходящей для самостоятельного изготовления группой устройств. Они имеют простую, понятную конструкцию. Не нуждаются в большом количестве узлов вращения, нетребовательны к направлению ветра. Возможности этой группы породили большое количество вариантов конструкции, некоторые из которых следует рассмотреть подробнее.
ВС
Ветрогенератор Савониуса — одна из наиболее старых разработок, увидевших свет в 20-х годах прошлого столетия. Устройство состоит из двух лопастей достаточно большой площади, изогнутых в продольном направлении. В поперечном сечении они напоминают латинскую букву S. При этом, они слегка сдвинуты друг к другу, несколько перекрывая рабочие стороны.
При воздействии потока ветра одна из лопастей получает усилие на рабочую часть, а вторая — на обратную сторону. Форма лопасти способствует рассечению потока, часть которого уходит в сторону, а другая часть соскальзывает на рабочую поверхность второй лопасти, увеличивая вращающий момент.
Дарье
Конструкция Дарье была предложена почти одновременно с ротором Савониуса. Ее основа — лопасти, имеющие форму крыла самолета и расположенные вертикально по касательной к окружности вращения. Требуется нечетное число лопастей, иначе возникнет чрезмерно высокое уравновешивающее усилие. Подъемная сила лопастей способствует возникновению высокой скорости вращения, превышающей этот показатель в 3-4 раза по сравнению с ротором Савониуса.
Математического описания работы устройства до сих пор не имеется, но разработки, выполненные на основе конструкции, существуют и постоянно пополняются. Существует большое количество моделей частных ветрогенераторов с мощностью, достаточной для обеспечения небольшого дома.
Ортогонал
Ортогональные конструкции являются наиболее эффективными из всех базовых моделей вертикальных ветряков. Они обладают высокими скоростями, чувствительностью, производительностью. Конструкция состоит из нескольких лопастей (обычно три и больше), расположенных на некотором расстоянии от оси параллельно ей. Рассмотренный выше ротор Дарье — один из представителей ортогональных устройств. К недостаткам можно отнести высокие нагрузки на узел вращения, способствующие быстрому выходу из строя движущихся деталей.
Геликоид
Геликоидные конструкции созданы на основе базовой модели ортогонального типа, но со значительными изменениями геометрии лопастей. Они изогнуты по окружности вращения, получив форму, приближенную к спиральной. В результате достигается значительная стабилизация вращения, снижается износ движущихся элементов, конструкция в целом приобретает долговечность, прочность и надежность.
Более плавный режим вращения обеспечивает равномерную выработку электрического тока, что позволяет использовать устройства для прямого питания некоторых потребителей (осветительных устройств, насосов и т.д.). Для самостоятельного изготовления конструкция представляет достаточно трудную задачу из-за сложной геометрической формы лопастей.
Бочка-загребушка
Это — «народное» название многолопастного карусельного (вертикального) ветрогенератора. Устройство имеет хороший баланс, эффективно захватывает поток ветра, низкий уровень шума. Для желающих попробовать силы в изготовлении ветряк своими руками этот вариант конструкции рекомендуется как один из базовых типов конструкции. Лопасти делаются из листовой оцинкованной стали, разрезанных вдоль бочек или иного подручного материала.
Каркас — сваривается из металлического профиля — уголка, трубы и т.п. Особенность устройства в его неуязвимости для сильных порывов ветра — вокруг крыльчатки при усилении потока образуется вихревой кокон, препятствующий проникновению ветра внутрь крыльчатки. Поток просто обтекает устройство, как трубу.
Ветрогенератор Ленца
Особенность конструкции Ленца состоит в использовании вместо подшипников сильных неодимовых магнитов. Они удерживают узел вращения в «подвешенном» состоянии, что обеспечивает легкость вращения. Отсутствие трения способствует высокой долговечности оборудования. Показатели весьма впечатляющие — старт вращения происходит при скорости ветра от 0,17 м/с, а на номинальную производительность ветряк выходит уже при 3,4 м/с.
Самодельный ветрогенератор Ленца, своими руками
Строим мини-ветрогенератор из старого компьютерного кулера
У вас завалялись старые и ненужные компьютерные комплектующие? Загляните и поищите там вентилятор для охлаждения процессора, так называемый кулер. Есть? Отлично. Сейчас я вам расскажу как заставить его работать не в совсем привычном для него режиме. Теперь он будет не поглощать энергию для последующего охлаждения процессора, а наоборот — вырабатывать. Да, я не оговорился. В своем ветряном мини-генераторе я использовал его как основной элемент. При ветре 12 км/ч, или привычных для метеорологии 3,3 м/с, он позволяет вырабатывать электричество напряжением 1,5 — 2 вольта и силой тока 20 миллиампер.
Перечень необходимых материалов
Помимо старого кулера сравнительно крупных размеров, для работы потребуется:
- плотная пластиковая бутылка;
- провод, рассчитанный на работу под слабым напряжением;
- небольшой деревянный брусок 1,5 дюйма диаметром;
- металлические трубки, входящие одна в другую;
- эпоксидный и суперклей;
- ненужный диск CD;
- затягивающиеся хомуты.
Все перечисленное можно легко найти в домашней кладовой или приобрести на ближайшем рынке.
Как сделать мини-ветрогенератор своими руками из старого компьютерного кулера?
Дата публикации: 24 мая 2019
Компьютерный «системник», пылящийся на балконе, заслуживает более достойного применения. Например, очень интересны возможности старого кулера, еще недавно охлаждавшего процессор. Немного смекалки и терпения – и на его основе можно изготовить мини ветрогенератор своими руками. Конечно, для электроснабжения всего дома его не хватит, но для питания небольших приборов или устройств – вполне. Обычный ветер скоростью 12км/ч легко заставит генератор давать около 2В для небольшого радиоприемника, лампы или часового механизма.
Проверка эффективности работы системы внешнего охлаждения
Для полной нагрузки на процессор и видеокарту был использован онлайн сервис Basemark. После получаса беспрерывной работы программы при температуре воздуха 25°С нагрев корпуса мини-ПК рукой не ощущался.
Температура нагрева процессора контролировалась программой AIDA64, а нагрузка определялась Диспетчером задач Windows. Как видно на графиках, система внешнего охлаждения показала отличные результаты. Задачи моей работы на компьютере нагружает его не более чем на 50%, поэтому теперь есть уверенность, что даже при максимальной температуре воздуха процессор, память и другие комплектующие мини-ПК не будут нагреваться до предельно допустимой температуры.
Собираем ветрогенератор своими руками из кулера: последовательность работы
Чтобы быстро изготовить работоспособное устройство и не тратить время на его исправление и ремонт, постройте сборку генератора в такой последовательности:
- Компьютерный кулер «заточен» под свои основные задачи. Поэтому для его волшебной трансформации в генератор лишние детали необходимо удалить. Снимите резиновый уплотнитель и скрытое под ним стопорное кольцо. Так удастся снять «лишние» лопасти кулера, поскольку они будут заменены более крупными.
- На медных катушках обмотки кулера найдите места соединения проводов. Это коннекторы. У одного из них два провода, у других – по одному. К последним нужно добавить по одному дополнительному проводу, аккуратно припаяв их к соединению.
- Переменный ток, который будет образовываться в новом генераторе, должен быть преобразован в постоянный. Для этого потребуется 4 диода. Их попарно обрезают до расстояния в 1см: одну пару – у края с черными штрихами, другую – на противоположной стороне. Длинные концы загибаются таким образом, чтобы форма диода напоминала букву П. Обрезанные диоды припаиваются. Одновременно к вентилятору подсоединяют провод нужной длины.
- Теперь можно протестировать устройство. Для этого потребуется бытовой тестер или светодиоды. Подсоедините их к кулеру, раскрутите его и посмотрите, удается ли ему выработать электрическую энергию.
После того как электрическая часть полностью готова, можно приступать к изготовлению лопастей мини ветрогенератора:
- Основа конструкции лопастей – плотный пластик чистой бутылки из-под воды, шампуня или бытовой химии. После обрезки дна и верха с крышкой получившийся цилиндр обрезается вдоль.
- На бумаге рисуем чертеж лопасти. Ее длина зависит от длины пластикового цилиндра, полученного из бутылки. На конце лопасти для последующего удобного соединения вырезается угол 120 градусов.
- При вырезании лопастей обратите внимание на их полное совпадение по размерам. В противном случае, необходимо подровнять элементы, чтобы они работали в одинаковом режиме.
На следующем этапе лопасти соединяют с кулером. К его пластиковой стороне с помощью суперклея поочередно приклеивают детали. Изогнутая форма лопастей обеспечит отличную аэродинамику и эффективность вращения. Поэтому выравнивать детали не стоит. В качестве опоры готовой конструкции с лопастями будет служить деревянный брусок.
Для изготовления хвостовика следует использовать компакт-диск. В бруске делается сквозное отверстие по диаметру металлической трубки. Если отверстие получилось больше, его можно заделать эпоксидным клеем. Также с помощью клеевого состава можно обработать места пайки проводов и точку соединения бруса и кулера. Хвостовик из диска вставляется в небольшой пропил на конце бруска и затем фиксируется тонкими шурупами через сквозные отверстия в месте пропила.
На завершающем этапе монтажа металлическую трубку большего диаметра вставляют в меньшую, уже присоединенную к конструкции генератора. В качестве подшипника, обеспечивающего вращение внутренней трубки можно использовать фторопласт.
Чтобы убедиться в работоспособности мини ветрогенератора, сделанного своими руками из моторчика, проведите заключительное тестирование. Остается найти подходящее место для нового устройства и выполнить его монтаж.
Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.
Сфера применения
Изготовить ветрогенератор, взяв за основу вентилятор, казалось бы, чего проще? Однако на пути такого технического перевоплощения встанут несколько препятствий. Как их преодолеть, для чего может быть применена ветроэлектростанция, изготовленная из вентилятора, и расскажет эта статья.
Сразу стоит оговориться, рассчитывать, что плодом трудов станет агрегат, которым можно заряжать промышленные аккумуляторы или отапливать здания не стоит. Зарядка мобильного телефона, или работа небольшого осветителя на светодиодах — примерно такие задачи сможет решать ветрогенератор, явившийся, если можно так выразиться, продуктом глубокой переработки вентилятора.
Отчего же внешне такие похожие устройства для перевоплощения друг в друга требуют усилий? Этому есть технические объяснения, которые нелишним будет рассмотреть.
Различия
Особенности конструкции электродвигателей и генераторов
Движение электронов, электрический ток, происходит в проводнике под воздействием изменяющегося внешнего магнитного поля. Аналогично устроены и электрические двигатели, только в обратной последовательности — на движущиеся заряженные частицы в магнитном поле действует сила, которая и заставляет проводник менять свое положение в пространстве, т.е. приводит к движению ротора. Как в генераторах, так и в двигателях это самое магнитное поле создается в статоре, или в роторе, в зависимости от модели, постоянными магнитами или электромагнитами (обмотками возбуждения). Если мотор притягивает железные предметы — он на постоянных магнитах. Этот вариант с точки зрения использования его в качестве генератора оптимален, так как не требует никакой модернизации.
«Применение же для получения электроэнергии двигателя с обмотками возбуждения окажется сложнее, ведь придется обеспечить питание этих самых обмоток. А это заметно усложнит конструкцию».
обороты растут, лампа горит ярче
Найдя идеальную точку для расположения магнита, приклеиваем его.
Теперь запускать вечный двигатель можно толчком пальца…
Примеры изготовления
Из детского игрушечного вентилятора на батарейках
Такой ветрогенератор изготовить проще простого. В игрушке используется электромотор чаще всего на 1,5 или 4,5 вольта с независимым возбуждением от постоянных магнитов. Имеется готовый винт. Необходимо достать батарейки, к контактам + и − подсоединить провода, поместить вентилятор в поток воздуха, включить, и можно замерять на контактах характеристики вырабатываемого тока.
Чтобы такой ветрогенератор работал лучше, лопастям винта не помешает добавить мощности, например, накладками, вырезанными из пластиковой трубы в форме лепестков. Ну и придется снабдить агрегат некоторыми другими обязательными для электроветряка элементами.
Вентилятор придется защитить от осадков специальным кожухом и закрепить на подвижной раме. Подвижное крепление рамы к мачте, должно включать в себя контактно-щеточный механизм (без него ток вниз не передашь). Противоположный конец рамы снабжают стабилизатором, его задача — разворачивать ветрогенератор навстречу воздушным потокам.
То, на что можно рассчитывать, если двигатель 4,5В, это 2,5…3В максимум, не хватает даже для зарядки телефона (как правило 5В). Но питание светодиодов, которыми, к примеру, можно обозначить границы въездных ворот, или осветить границы садовой дорожки, такое устройство при достаточном ветре вполне способно обеспечить.
Из вентилятора охладителя процессора (кулера)
Этот вентилятор имеет чаще всего двигатель 12в, как и в предыдущем примере на постоянных магнитах и превращение его в ветрогенератор происходит в таком же порядке.
Отличия состоят в том, что:
- лопасти кулера изначально никуда не годятся — пропеллер нужен новый;
- вырабатываемого тока при определенной скорости ветра вполне хватает для зарядки андроида или планшета 5в (использования контроллера в этом случае не избежать и как нельзя лучше подойдет обычное автомобильное зарядное устройство).
Правила установки
Рекомендуется устанавливать ветряк на относительно дальнем расстоянии от дома и других сооружений (от 20 метров и более). Желательно выбрать для этого открытое пространство. Кроме того, учитывайте плотность почвы: от неё зависит длина клиньев, предназначенных для растяжки мачты, а также материал для их изготовления. Если грунт мягкий, нужно подбирать более массивный и длинный клин, чем в случае с твёрдой почвой. Их необходимо использовать не менее трёх. Идеальным вариантом, который обеспечит наибольшую надёжность, является обустройство четырёх клиньев.
Способы растяжки выбираются с учётом длины мачты и состояния почвы. Для высоких конструкций, которые устанавливаются на мягком грунте, к клиньям предъявляются более жёсткие требования.
Нижняя часть мачты крепится болтами к металлической подставке и бетонируется
Мачта опускается в почву на глубину от 0,5 метров или ниже, крепления растяжек бетонируются, поскольку грунту свойственна рыхлость после дождя. Эта особенность может привести к тому, что они ослабнут и создадут угрозу падения всей конструкции.
Если мачта не опускается, значит, нужно предусмотреть устройство для подъёма к главным элементам ветрогенератора, что позволит проводить его обслуживание. Средство для подъёма на высоту следует закрепить на мачте, ведь оно должно обеспечивать надёжность и удобство во время проведения ремонтных работ. Необходимо понимать, что скорость ветра может быть высокой, в связи с чем рекомендуется построить площадку с приваренной лестницей.
Что касается высоты мачты, она должна на 10 метров превосходить наивысшую помеху, которая находится в радиусе 100 метров.
