Генератор вандерграфа своими руками

Генератор вандерграфа своими руками

Генератор высокого напряжения Ван-де-Граафа

Электростатический генератор . Генератор высокого напряжения Ван-де-Граафа может вырабатывать напряжение 400 000 В при токе 23 мкА. Благодаря этому, кроме электрической искры можно показывать такие интересные опыты, как движение «искусственного спутника» и «летающей тарелки» (из тонкой алюминиевой фольги) по орбите вокруг электрода высокого напряжения, электризация человеческого тела, когда волосы «встают дыбом» и т. д.

Электродвигатель М (рис. 16.8) через шкив 1 приводит в движение резиновый ремень (носитель электрических зарядов) 2 , а также верхний шкив 3. Возникающая во время работы генератора разность потенциалов между верхней 4 и нижней 5 щетками возрастает до тех пор, пока не возникнет искра между верхним 6 и нижним 8 электродами.

Конструкция. Шкивы 1,3 должны быть выполнены из хорошего диэлектрика (лучше из пластмассы), при этом верхнее колесо дополнительно покрывается мягкой лентой (полиэтиленовой пленкой), а нижнее — алюминиевой фольгой. Если нужно, чтобы верхний электрод нес положительный заряд, а нижний — отрицательный, то следует поменять покрытия шкивов. Щетка коллектора 4 размещена в верхней точке шкива 3, нижняя щетка 5 должна быть соединена с металлическим заземленным основанием 7.

Верхний электрод 6 выдавлен из тонкой алюминиевой пластинки. Здесь также можно применить готовые изделия (кухонная посуда). Нижний электрод 8 представляет собой гибкий провод в изоляции, заканчивающийся, например, металлическим пустотелым шариком или же деревянным (пластмассовым) шариком, оклеенным металлической фольгой (станиолем). Он соединен с металлическим корп у-сом подставки устройства. Колонка 9 — диэлектрическая трубка (лучше из пластмассы), закрепленная снизу и соединенная с металлическим основанием 7 пластмассовым кольцом 10 .

Рис. 16.8. Схема генератора Ван-де-Граафа.

Лента 2 (размерами 0,6х75х 1243 мм) сделана из латексной резины (рис. 16.9). Склеиваемые участки зачищают наждачной бумагой и, намазав резиновым клеем, оставляют для просушки под грузом в течение 4 . 8 ч. Поверхности верхнего и нижнего электродов должны быть отполированы. Нижний шкив 1 со стороны электродвигателя защищен приклеенным пластмассовым диском и запрессован на валу. Электродвигатель переменного или постоянного тока мощностью 100 . 150 Вт с частотой вращения вала до 5000 мин -1 , рабочая частота вращения 2000 . 4 000 мин -1 . При такой скорости микроамперметр, включенный, как показано на рис. 16.8, должен показывать ток 22. 23 мкА. Нижнюю щетку 5 следует закрепить так, чтобы расстояние между краем медной сетки и лентой составило 1,6 мм. Верхняя щетка находится под верхним шкивом.

Все части генератора должны быть сухими, так же как и воздух в помещении. Для просушивания генератора используют малогабаритную сушилку для волос. Чтобы показать, как влажность воздуха влияет на работу генератора, приведем пример: при частоте вращения вала 4000 мин -1 и относительной влажности около 70% ток едва достигает 7 мкА.

Применение. Несколько примеров практического использования генератора даны на рис. 16.10: а — электрическая искра длиной 330. 380 мм, б — движение по орбите моделей «искусственного спутника» или «летающих тарелок», в — модель ионолета (космического корабля с ионным двигателем), вращающегося вокруг оси, установленной на верхнем электроде, г — отталкивание кусочков бумаги («электрический ветер»), д — электризация человеческого тела (волосы «встают дыбом»), е — различные зрительные эффекты (в цилиндре из пластмассы, закрытом с обоих концов алюминиевыми крышками, находятся пробки, покрытые графитом).

Рис. 16.9 Конструкция генератора Ван-де-Граафа.

Если к верхнему электроду подсоединить несколько кусочков ниток и приблизить руки, то нитки «встанут дыбом» и обовьются вокруг пальцев. Интересны опыты, проводимые в темноте.

Для получения большего напряжения можно последовательно соединить два одинаковых генератора.

Для различных опытов с генераторами удобно применять лейденскую банку (рис. 16.11). Пластмассовый кухонный сосуд емкостью 1 л обклеивают металлической фольгой до 2/3 ее высоты снаружи, внутри и внизу. Через пластмассовую крышку пропускают латунный провод диаметром 3 мм и соединяют его гибким многожильным проводом с фольгой на дне сосуда.

Верхний электрод высоковольтного генератора соединяют с верхним электродом банки автомобильным кабелем высокого напряжения. Снаружи фольга, покрывающая банку, должна касаться металлического корпуса генератора или контакта «земля» (рис. 16.11).

Чтобы разрядить лейденскую банку безопасным способом, применяют замыкатель (рис. 16.11), сделанный из латунной проволоки диаметром 3 мм с ручкой из пластмассовой трубки диаметром 6 мм. Рукой можно держаться только за ручку. Ни в коем случае нельзя касаться проволоки.

Во всех опытах заземляющий зажим (типа «крокодил») генератора должен быть подключен к водопроводной трубе, трубе центрального отопления, проводу, соединенному с массивным металлическим предметом, закопанным в землю.

Малогабаритный электростатическим генератор с напряжением 100 000 В. Верхний электрод 6 (рис. 16.9) сделан из большой алюминиевой кастрюли или другой посуды с завинчиваемой или вставляемой крышкой. Колонка 9 из диэлектрика (пластмассы) имеет диаметр 22 . 25 и высоту 100 мм. Для крепящего кольца 10 можно использовать дерево размерами 35. 25×8 мм. Лента для зарядов 2 — мягкая резина 15×290 мм. Основание выполнено из небольшой алюминиевой миски, перевернутой вверх дном. Диаметр верхнего / и нижнего 3 шкивов — 10; ширина 20 мм. Щетки 4 и 5 изготовлены из бронзовой или медной сетки с ячейкой 10 X 16 мм. Электродвигатель М — высокооборотный постоянного тока 4,5. 6 В (можно игрушечный), источник питания — батарея или однопол упер йодный выпрямитель. Нижний шкив 1 насажен непосредственно на вал электродвигателя. Подшипники для вала верхнего колеса 3 могут иметь две выемки, сделанные в верхнем торце колонки 9.

Заметим, что напряжение сильно зависит от формы верхнего электрода. В первом приближении оно составляет 30 000 В на каждые 25 мм его диаметра в месте наименьшей кривизны. Если требуется достаточно высокое напряжение, применяют гладкие шарообразные электроды большого диаметра.

Рис. 16.10. Примеры опытов с генератором (см. рис. 16.9).

Рис. 16.11 Упрощенный генератор Ван-де-Граафа с небольшой лейденской банкой и замыкателем.

Автомобильный генератор с приводом от ветряка — особенности и способы создания ветрогенератора

Электрическая энергия обладает уникальным свойством — ее можно производить в любых количествах. Она не нуждается в топливе, не требует использования полезных ископаемых. Единственной необходимостью становится использование соответствующего оборудования, обладающего достаточной производительностью и мощностью.

В нашей стране преобладающим видом является гидроэнергетика, но ее возможности следует рассматривать со стратегических позиций. Для получения электричества в небольших количествах многими пользователями используется энергия ветра. Она достается бесплатно и доступна практически везде.

Остается только собрать небольшую ветровую электростанцию, а в качестве преобразователя вращательной энергии в электричество можно использовать автомобильный генератор.

Перспективы и эффективность ветроэнергетики

Ветроэнергетика является одним из наиболее перспективных видов альтернативной энергетики. Она уступает по своим показателям гидроэнергетике, но может использоваться повсеместно и в локальных масштабах.

Устройство для выработки электричества помощью энергии ветра — это ветроэлектростанция (ВЭС). В мире использование подобных станций является довольно распространенным явлением — все регионы, где нет рек и рельеф не позволяет использовать гидроэнергетику, используют ВЭС.

Это дает немалые преимущества:

• абсолютная экологическая безопасность;
• энергия ветра неисчерпаема, нет опасений выработать ее без остатка;
• установки для выработки энергии не оказывают препятствия для использования территории в сельскохозяйственных целях;
• нет привязки к местности — в отличие от гидростанций, ВЭС можно установить в непосредственной близости от потребителя;
• расходы на производство энергии известны заранее, что дает возможность прогнозировать режим работы системы;
• обслуживание техники не представляет серьезных проблем.

Есть и недостатки — например, нестабильность ветровых потоков или необходимость создания мощных установок для выработки серьезных мощностей.

Однако, крупные ВЭС давно существуют в США, Китае, Европе и Австралии. Они доказали свою эффективность и перспективность, способность обеспечивать электроэнергией как жилые районы, так и промышленные предприятия.

Как устроена ветровая электростанция

Ветровая электростанция — это комплекс оборудования, составленный из нескольких узлов:

• крыльчатка, или ветряк — это устройство для преобразования энергии воздушных потоков во вращательное движение;
• генератор, вырабатывающий электроэнергию от вращения с помощью привода от ветряка;

• аккумуляторные батареи, накаливающие заряд для отдачи его потребителям;
• комплекс приборов и аппаратуры для преобразования полученной энергии в нужное состояние (напряжение, постоянный/переменный ток, частота и т. п.).

Каждый из этих узлов выполняет свою задачу и является абсолютно необходимым элементом. Есть небольшие установки с упрощенным составом, но они ограничены в функционале и используются только для решения небольших локальных задач (например, для освещения дорожек или служебных помещения).

Схема работы ВЭС:

1. Крыльчатка вращается и передает движение на ось генератора;
2. Генератор вырабатывает электроэнергию и заряжает аккумуляторные батареи (АКБ);
3. Заряд АКБ регулируется контроллером напряжения (прибор, регулирующий и распределяющий нагрузки, а также исключающий возникновение критических состояний АКБ — перезаряд или переразряд);
4. Аккумуляторные батареи отдают заряд на преобразователь тока (инвертор-преобразователь), которые выдает стандартный переменный ток с напряжением 230 В и частотой 50 Гц.

Иногда используют схему питания потребителей напрямую от аккумулятора. Это позволяет значительно уменьшить стоимость всей установки (инвертор тока стоит довольно дорого). Однако, на выходе получается постоянный ток с напряжением, зависящим от состояния и уровня заряда аккумулятора. Как правило, такие схемы используются только для освещения и встречаются обычно в дачных поселках.

Можно ли применить автомобильный генератор

Одним из наиболее ответственных устройств, использующихся в ветрогенераторных установках, является генератор тока. Именно он преобразует вращение в электрический ток. От генератора зависит эффективность работы всей системы, выдаваемая мощность и стабильность подачи напряжения на приборы потребления.

Автомобильный генератор — это один из наиболее доступных вариантов конструкции. Однако, необходимо учитывать, что режим его работы в автомобиле весьма сильно отличается от условий использования в составе ВЭС.

Прежде всего, отличается скорость вращения ротора — в автомобиле она составляет от 4 до 6 тыс. об/мин, что значительно больше, чем способен обеспечить ветряк.

Для решения этой проблемы могут быть использованы два варианта:

Использование повышающего редуктора

Перемотка обмоток статора под малые обороты

Первый вариант используется редко.

Здесь несколько причин:

• отсутствие подходящих устройств;

• увеличение веса установки;

• слишком слабое усилие на валу крыльчатки, не позволяющее вращать редуктор.

Примечательно, что эти причины присутствуют сразу все вместе, что делает использование редукторов нецелесообразным.

Гораздо проще сразу передавать вращение на ротор генератора, переделанного под малые обороты.

Достоинства и недостатки автомобильного генератора

К достоинствам автомобильного генератора в составе локальной ВЭС можно отнести:

• готовое устройство, способное выполнять свои функции после небольшой модификации;
• стабильное напряжение на выходе;
• можно применять стандартные устройства без серьезных переделок или создания собственных конструкций;
• наличие запчастей, высокая ремонтопригодность механизма.

Недостатками автомобильных генераторов следует считать:

• устройство предназначено к работе на высоких скоростях;
• ресурс автомобильного генератора невелик;
• некоторые модели требуют подачи напряжения на катушку.

Самым серьезным недостатком является ограниченный ресурс генератора. Он составляет всего 4000 часов работы, чего при непрерывной эксплуатации не хватит даже на полгода.

Однако, здесь надо сделать поправку на режим вращения — этот ресурс рассчитан на высокие обороты. Если их уменьшить, срок службы генератора многократно увеличится.

Большинство пользователей считает автомобильный генератор если не единственным, то наиболее доступным и проверенным вариантом конструкции генератора для самодельной ВЭС.

Изготовление и сборка ветрогенератора

Рассмотрим порядок изготовления простого ветрогенератора из автомобильного генератора.

Для простоты примем следующий состав оборудования:

автомобильный генератор, оптимизированный под малые обороты;

Отсутствие контроллера и инвертора-преобразователя в данном случае не меняет основного принципа работы установки. При необходимости эти приборы можно подключить к имеющемуся ветрогенератору и получить полноценную домашнюю электростанцию, способную питать бытовые электроприборы.

Подготовка

Подготовка к изготовлению ветрогенератора состоит из нескольких важных действий:

• составление проекта (рабочий чертеж, расчеты и т. д.);

• приобретение всех материалов и инструментов;

• подготовка места под монтаж вышки с крыльчаткой.

Проект не обязательно составлять и оформлять по всем правилам. Достаточно сделать рабочий чертеж, составить схему всех подключений, подсчитать нагрузки и прочие параметры.

Кроме этого, надо решить вопрос с крыльчаткой — определиться с ее размерами и высотой установки, выбрать тип опорной конструкции, решить вопрос относительно подъема и спуска устройства для ремонта и обслуживания.

Необходимо выяснить, случаются ли внезапные шквалистые порывы ветра и принять меры для компенсации возможных нагрузок. Чаще всего в таких условиях лопасти крыльчатки крепят не жестко, а на пружинах — сильный порыв ветра преодолеет их усилие и просто прижмет лопасти, а не отломит их.

Инструменты и материалы

Для сборки ветрогенератора понадобятся следующие инструменты:

Генератор Ван де Граафа своими руками. Описание и принцип работы

Американский физик Роберт Ван де Грааф (1901-1967), работавший в Принстонском университете, вошел в историю как создатель электростатического ускорителя элементарных частиц.

Первое описание генератора Ван де Граафа было сделано в 1929 году, а через два года он создал высоковольтный ускоритель, который мог выдавать электрическое напряжение 1 МВ. В 1935 году усовершенствованная конструкция вырабатывала уже 7 мегавольт.

Генератор Ван де Граафа впоследствии стал основой для современной разновидности линейного ускорителя, названного пеллетроном. Разница между ними заключалась в способе передачи заряженных частиц. Если у генератора они передавались при помощи диэлектрической ленты, то у пеллетрона — металлической цепью.

Принцип действия

Конструкция генератора позволяет делать его как в горизонтальном исполнении, так и в вертикальном. Основной его частью является большая металлическая сфера, на поверхности которой происходит накопление заряженных частиц. Внутри корпуса из изолированного материала находятся два ролика, соединенных между собой диэлектрической лентой. Изначально она была выполнена из шелка и резины, а впоследствии заменена цепью.

Нижний ролик имеет заземление и соединение с малой сферой, также у него есть привод для вращения. Верхний ролик через металлическую щетку соединен с большой сферой.

По мере вращения нижнего ролика происходит ионизация воздуха с последующим переносом заряженных частиц к верхнему ролику. Через металлическую щетку поток ионов переносится на поверхность большой сферы, где накапливается в виде электростатического заряда.

Мощность генератора Ван де Граафа ограничена коронным разрядом, создающим светящуюся оболочку вокруг заряженного электрода.

Разновидности

Сейчас лампой Вуда называют любое устройство, излучающее свет в узком диапазоне волн 320-400 нм, с фильтрацией агрессивного UVC, UVB и видимого спектров. Существуют приборы, разработанные по трем принципам.

Газоразрядная ртутная лампа низкого давления с диапазоном 350-400 нм, с колбой из фильтрующего стекла. Пик излучения устройства приходится на 365 нм.

Люминесцентная

Люминесцентная или галогенная лампа. Помещается в прозрачную колбу с напылением изнутри особых видов люминофоров, излучающих два диапазона волн:

1. 368-371 нм — с люминофором из бората стронция, активированного европием.
2. 350-353 нм — с люминофором из силиката бария, активированного свинцом.

Ультрафиолетовая

УФ-светодиоды или LED-элементы, изготовленные таким образом, чтобы излучать узкий диапазон мягкого свечения 365 нм.

Где применяется генератор

Изначально устройство применялось для разгона заряженных частиц, но со временем появились более совершенные ускорители, и необходимость в нем отпала. В настоящее время опыты с генератором Ван де Граафа ставятся в основном для моделирования процессов, происходящих во время грозовых разрядов.

В современных школах это устройство является стандартным оборудованием физических кабинетов. На территории бывшего СССР генератор не выпускался. В школах для опытов использовалась электрофорная машина Вимшурста, которая была впоследствии названа «Разряд».

Способность генератора издавать разряды используется в различных шоу-программах и цирковых трюках. Он может создавать поле, удерживающее в воздухе небольшие предметы, а мощный заряд позволяет работать электрическим приборам вдали от источника электричества.

Противопоказания к применению

Повышенная фоточувствительность кожи — единственное противопоказание к люминесцентной диагностике. Специалисту, работающему с условно безопасным УФ-излучением, необходимо применять специальные очки для защиты глаз типа О-45-УФ «Визион» или их аналогов.

В домашних условиях при условии малой продолжительности воздействия подойдут желтые очки из поликарбоната со светофильтром.

Меры предосторожности

Как любое устройство, создающее высокое напряжение, генератора Ван де Граафа требует мер предосторожности при работе с ним. Разряду неважно, где возникать: между разнополярными электродами или между заряженным электродом и телом человека. Достаточно существенной разницы в потенциалах. Поэтому при работе с генератором человек должен находиться на резиновом коврике, чтобы его потенциал оставался нейтральным по отношению к накопленному заряду.

Если человек будет находиться на полу, тем более на влажном, то он станет отличным проводником для передачи заряженных частиц земле, и через его тело пройдет разряд величиной в несколько тысяч, а может, и миллионов вольт. Единственное, что может позволить человеку остаться в живых — это малая сила тока.

Люди, имеющие кардиостимуляторы, не должны приближаться к генератору. Электронные приспособления, такие как часы, сотовые телефоны, могут давать сбой в работе. Поэтому перед началом экспериментов нужно оставить их в стороне.

Что говорит закон?

В Федеральном законе говорится, что уровень шума не должен превышать 40 дБ в период с семи часов утра до одиннадцати часов вечера, а вот ночью эта цифра не должна выходить за рамки 30 дБ.

Если брать хоть какое-то сравнение, то все звуки должны быть в три раза тише автомобильной сигнализации. Но все же не стоит забывать, что в каждом регионе могут быть внесены поправки в данный закон.

Если же нормы нарушаются пользователями жилых помещений, все действия со стороны недобросовестных соседей переходят в разряд административного нарушения.

Однако, случается, что в то время, как существуют законы они, к сожалению, не выполняются. В таком случае есть пара вариантов для решения проблемы.

Когда помехой является очень громкая музыка, можно постараться договориться мирным путем. Этот способ, несомненно, считается самым лучшим в тот момент, если все участники данного конфликта находятся в адекватном состоянии.

Можно пояснить, что у вас в квартире есть ребенок малого возраста и днем ему надо отдыхать, а вот вечером он должен лечь спасть в девять. Можно пойти на компромисс и понять друг друга.

В том случае, когда мирные переговоры так и не пошли на пользу, можно пойти к участковому, которому положено разобраться в данной ситуации по просьбе заявителя. Если же в соседской квартире происходит пьяный дебош, то лучше всего не лезть в него, так как есть возможность пострадать. В данном случае должны вмешаться органы правопорядка, которые сразу приедут на место по вызову и устранят конфликт.

Перед началом работы

Элементы генератора, такие как ленты, шкивы, сфера, притягивают к себе пыль, как магнит. Перед началом работы нужно очистить механизмы. Для этого нужно снять большую сферу и влажной тряпочкой протереть детали устройства. Если накопленный заряд не позволяет избавиться от пыли, то можно применить спрей-антистатик для волос.

Самое важное, что нужно сделать до начала вращения генератора — это убедиться в заземлении малого электрода. Иначе разряд будет бить в объект, обладающий большей массой, то есть в человека.

Последствия для нарушителей

После того, как было предъявлено первое предупреждение, а эффекта не последовало, далее предусматривается административный штраф. Его величина будет зависеть только напрямую от того, кто послужил поводом для беспокойства – физическое лицо или юридическое.

В дополнении закона говорится, что могут быть привлечены к выплате штрафа и те, кто любит поставить усилитель на балкон. В законе есть четкие критерии нарушения тишины, за которые придется заплатить штраф:

1. Работы строительные и ремонтные ночью;
2. Использование пиротехники и фейерверков;
3. Прослушивание громкой музыки при применении усилителей;
4. Свист, громкие крики и другое.

Из чего собрать генератор в домашних условиях

Теперь, когда принцип действия генератора Ван де Граафа известен, можно самостоятельно собрать действующую модель для домашних экспериментов. После небольших испытаний выяснилось, что для получения заряженных частиц лучше всего подходит труба ПВХ для водопровода. Если ее потереть синтетическим материалом, то появившийся в ней заряд позволят притягивать мелкие бумажки, отклонять струю воды, падающей вниз. Поэтому ПВХ-труба станет источником заряженных частиц.

А что будет переносить электроны на сферу генератора? Опыты показали, что лучше всего подходит медицинский бинт Мартенса. Он состоит из полиэстера, латекса и хлопчатобумажной ткани.

Теперь, когда определились с основными рабочими частями, составляется полный список необходимых материалов:

1. Большая металлическая сфера. Она изготавливается из двух крупных салатниц, продающихся в ближайшем гипермаркете.
2. Труба ПВХ. Потребуется 2 отрезка разного диаметра. Первый станет корпусом генератора, а второй нужно подобрать таким образом, чтобы он плотно надевался на шкив, соединенный с приводом.
3. Верхний шкив. Можно использовать любой подходящий предмет, на котором бы держалась лента, не соскакивая. Например, старую втулку от велосипедного колеса или большую пластиковую катушку с бортами.
4. Отрезок медного многожильного провода. Из него будут изготовлены щетки, снимающие и передающие заряд.
5. Маломощный электродвигатель. Потребуется для вращения нижнего шкива. Однако если есть желание, то привод можно сделать ручной.
6. Металлические планки для опоры генератора, а также для фиксации шкивов на ПВХ трубе.
7. Металлический половник. Будет выступать в роли малого электрода.

Просьба о помощи

Так что же делать, если шум продолжается, а договориться никак не получается? Следует заметить, что приход участкового зачастую попросту не дает тех результатов, что хотелось бы. Очень часто данный момент зависит от того, насколько процветает коррупция на данном участке и, конечно же, от личности нарушителя.

В том случае, когда участковый не предпринимает никаких мер по заявлению или же ничего не меняется после его прихода, следует обращаться напрямую в прокуратуру, которая следит за тем, как соблюдаются законы. Там обязательно должны разобраться и ответ вам придет в письменном виде.

Если же и тут не помогли, тогда остается только суд. Если подается исковое заявление, то должны быть весомые доказательства того, что вам действительно невозможно отдохнуть в своей квартире из-за шумных соседей.

Сборка генератора Ван де Граафа своими руками

Когда все материалы подготовлены, можно приступить к изготовлению:

Из металлических планок сделать прямоугольную основу для генератора. Ее нужно выполнить в форме квадрата. Размеры должны обеспечивать устойчивость конструкции. Также нужно предусмотреть крепление под электродвигатель.

Прототипы генератора Ван де Граафа на фото столетней давности мало отличаются от устройства, сделанного своими руками. Теперь, когда прибор полностью готов, можно приступать к опытам.

Сделай сам: собираю аксиальный генератор своими руками

В последнее время во всем мире просматривается явный тренд на использование «чистой» энергии. Решил внести свои «три копейки» в это движение и изготовил ветряк, чтобы без ущерба для природы можно было подзаряжать аккумуляторы. Тщательно изучил этот вопрос в интернете и решил, что больше всего для решения этой задачи подходит аксиальный генератор, собранный на основе неодимовых магнитов.

Подготовительный этап

Чтобы собрать генератор аксиального типа мне пришлось:

• найти автомобильную ступицу с тормозными дисками;
• заказать в интернет-магазине неодимовые магниты (25х8х4 мм);
• купить медный эмальпровод;
• приготовить эпоксидную смолу, стеклоткань, вазелин и фанеру;
• запастись металлической трубой, листовым металлом и металлопрофилем (для рамы и мачты);
• отыскать ПВХ-трубу диаметром 160 мм для лопастей.

После того, как материалы для изготовления всех элементов будущей конструкции были собраны, я разобрал автомобильную ступицу для того, чтобы очистить ее от грязи, ржавчины, а также смазать все подшипники и проверить их на работоспособность.

Сборка ротора

Изначально мне показалось, что это один из самых простых этапов, предусматривающих изготовление аксиального генератора своими руками. Казалось бы, совсем несложно приклеить на диск 20 неодимовых магнитов. Однако в ходе этого процесса необходимо учитывать их полярность и устанавливать строго на отведенное место.

Поэтому сначала я изготовил из бумаги шаблон, сделал маркером отметки о полярности на поверхности каждого магнита, и начал приклеивать их на диск при помощи суперклея, строго соблюдая пропорцию четыре полюса на три катушки, так как решил сделать трехфазный генератор. При использовании однофазной схемы магниты располагаются попарно, чередуясь полюсами.

Выбор трехфазного генератора был обусловлен тем, что такая схема по эффективности может до 50 % превосходить однофазный генератор. Кроме того, такой ветряк практически избавлен от вибраций и надоедливого шума. Поэтому единственным недостатком этой схемы является относительное усложнение сборки, что в этом случае не является критичным.

После того, как магниты были приклеены, я обмотал края диска несколькими слоями скотча и закрыл центральное отверстие кругом из фанеры. Получилась своеобразная форма с бортиками, которая была осторожно залита эпоксидной смолой. В качестве наполнителя был использован обыкновенный тальк (детская присыпка).

Осталось дождаться того момента, когда эпоксидка затвердеет. Это время можно с успехом потратить на подготовку к изготовлению статора.

Расчет и особенности намотки катушек

Новоявленные «кулибины» редко задумываются о том, как важны расчеты, чтобы аксиальный генератор для ветряка низкооборотистый работал с максимальной отдачей. Я в принципе не являюсь особым исключением. Поэтому при расчетах воспользовался чужим опытом, благодаря которому стало понятно, что тихоходный генератор будет способен заряжать 12-вольтовый аккумулятор при 100-120 оборотах винта при наличии во всех статорных катушках от 1000 до 1200 витков эмальпровода.

Для намотки катушек был применен самодельный станок, так как сделать качественно такую работу вручную практически невозможно. В результате получились обмотки эллипсоидной формы, внутренние отверстия которых были чуть больше ширины магнитов, чтобы более эффективно использовать лобные части катушек.

Сборка статора

Для начала мне пришлось создать из фанеры форму с крышкой и болтами в «ушах» статора для отливки главной детали своей самоделки. Далее я действовал по следующей схеме:

• уложил на дно формы стеклоткань;
• обработал все вазелином;
• разложил катушки и вывел концы проводов за пределы формы;
• залил эпоксидку с наполнителем из талька;
• накрыл катушки сверху слоем стеклоткани;
• закрыл форму крышкой и затянул болты, сделав своеобразный пресс.

После того, как эпоксидная смола затвердела, разобрал форму, убедился в отсутствии трещин, распаял концы катушек «звездочкой» и приступил к окончательной сборке конструкции. По окончании работ были проведены испытания, во время которых выяснилось, что самодельный генератор даже при ручном вращении выдает напряжение до 40 В при силе тока до 10 А.

Изготовление винта

Лопасти для винта я вырезал из ПВХ-трубы диаметром 160 мм по чертежам, которые обнаружил в интернете. При этом нужно понимать, что малейшая неточность мгновенно отразиться на эффективности всей конструкции. Лично я выбрал схему с 5-ю лопастями, но трехлопастной вариант будет также эффективен, особенно в местности с сильными ветрами.

Пара советов по установке вышки под ветряк

Аксиальный генератор своими руками собирать довольно сложно. Поэтому будет обидно, если эта достаточно тяжелая конструкция рухнет на землю при первом порыве ветра. Чтобы этого не произошло нужно сделать следующее:

• изготовить крепление из металла для подъема и опускания ветряка;
• выкопать яму и установить самодельное крепление;
• залить конструкцию бетоном;
• закрепить ветрогенератор на одном конце 6-метровой трубы;
• поднять мачту и закрепить ее при помощи распорок.

Делать мачту ниже 6 метров в подавляющем большинстве случаев не имеет смысла, так как только на такой высоте, практически на всей территории России, регулярно циркулируют ветра, силы которых будет достаточно для эффективной работы ветряка.

Можно ли увеличить мощность самодельного ветрогенератора

Тщательно изучил этот вопрос и пришел к выводу, что уже собранный аксиальный генератор можно модернизировать двумя путями:

• использовать дополнительные магниты (наклеить их на уже существующий слой);
• установить в катушки металлические сердечники (можно использовать пластины от трансформаторов).

Тут стоит заметить, что изначально я хотел собрать аксиальный генератор совсем по другой схеме. Однако из-за отсутствия токарного станка пришлось отказаться от более сложного варианта, представлено в этом видеоролике

Что в итоге.

В целом я доволен своей самоделкой. При минимальных вложениях (а у некоторых подходящие детали и вовсе могут быть где-нибудь в гараже) получилось сделать достаточно полезную в хозяйстве вещь. Кстати, как показали испытания, в работу генератор включается уже при силе ветра всего в 2 м/с.

Напишите в комментариях, свои мысли, какие есть способы модернизировать этот ветрогенератор, чтобы его мощности хватало для решения более серьезных задач?