Самодельный ветряк

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Вдогонку.
Ветряк с акк нужен только ради того, чтобы накопить маленькие ватты (час за часом складывать ватты в мешок). а потом эту всю массу раздать в большом количестве.
Т. е. чтобы поиметь 600 ватт которые вам позарез нужны для кипячения чайника в пустыни, вам нужно или построить огромедный ветряк расчитаный на 600 ватт или построить 30 маленьких ветрячков с акк и прождать месяц пока они не накопят эти 600 ватт...
Короче. Все зависит от потребностей. Вот так, на сегодня обстоят дела с ветряками и их применением.

 

Что-то мои чувства мне подсказывают, что если я "замучу" автономную электростанцию в связке с солнечными батареями, то могу что-то получить дельное в пустыни. Тут главное не размахиваться с размерами и мощностью, а наоборот, придумать маломощный ветряк но простой в изготовлении как танк Т-34.(1 элемент размером со спичечный коробок... ->
https://ru.aliexpress.com/item/100pcs-monocrystalline-solar-panel-52-26mm-DIY-0-25W-solar-cells-panel/32592328669.html?spm=2114.03010208.3.1.rh9Wzy&ws_ab_test=searchweb201556_7,searchweb201602_5_10039_10057_10056_10065_10068_10055_10054_10069_301_10059_10033_10058_10032_10073_10017_10070_10060_10061_10052_10062_10053_10050_10051,searchweb201603_3&btsid=9f313657-1006-453b-b880-6d4f78e3a24e
Мне на ветряк их надо 4 шт.
Контролер применить такой->
https://ru.aliexpress.com/item/Free-Shipping-100PCS-LOT-0-9V-5V-to-5V-600MA-USB-Output-charger-step-up-Power/32225423288.html?spm=2114.14010108.99999999.7.7c3Wk8
то чувствую я, что получу что-то от природы за малые деньги.
Главное тут, надо придумать такую конструкцию ветряка (0,5 ватта, при ветре 2 м/с), что бы конструкция была копируемая (множимая) и проста в изготовлении как вырезание снежинок из бумаги под Новый Год.
Если ЭТО все реализовать, то стоимость этого генератора будет равна стоимости 2-ух пальчиковых аккумуляторов.
...
И тут конечно надо не забывать про генератор для ветряка. При таком ветряке городить генератор на роторе нет смысла. Думаю лучше применить обычный двигун постоянного тока.
Двигун нужно подбирать по оборотам, а не по вольтожу.
Потому что, вот например.
https://ru.aliexpress.com/store/product/DC-12V-2mmx15mm-Shaft-3050RPM-Low-Speed-High-Torque-Motor-for-Aircraft-Model/817555_32218732359.html
12 вольт обороты =3050.
и вот такой
https://ru.aliexpress.com/store/product/2Pcs-260-DC-6V-8000RPM-8-x-2mm-Shaft-Permanent-Magnetic-Mini-Motor/817555_32324756653.html
6 вольт обороты =8000.
Но если выстчитать сколько вольт будет выдавать каждый из этих двигунов вращая его ветряком то получиться что двигун с 12 вольтами выработате электричества больше за 1 оборот чем двигун на 6 вольт.
12/3050=0,0039344262295082 вольт за 1 оборот.
6/8000= 0,00075 вольт за 1 оборот.
...
Теперь главное вычислить лопасти.

 

ЛОПАСТИ.
Ветряк должен давать 0,5 ватт минимум на ветре 2м/сек.
Ваттность 0,5 нужна для зарядки пальчиковых аккумуляторов силой тока 2500ма/час (см расчеты выше). Больше не надо для зарядке... Т. е. я хочу мало по малу собирать ватики от ветра и солнца, в мешок аккумулятора, а по мере его зарядки сбрасывать содержимое этого мешка в большой ящик (авто аккумулятор 600 ватт). Тут главное нужна мне простота изготовления и копируемость (размножение).
Ранее у меня получалось, что при силе ветра 2м/с диаметр должен быть равен 0,34м (35см). Этот диаметр нужен что бы обеспечить кручёный момент равный 250ма (0,5ватта).
Сколько вольт я получу на генераторе-моторчике при силе ветра 2м/с, и диаметре лопастей 35см, если применю моторчик 12 вольт обороты =3050 в минуту?
1 оборот=0,004 вольт
Д=35см, L=2ПR, L=6,28*17,5=109,9 см или 0,11 метра.
Скорость 2метра в сек * 60 секунд=120метров в минуту / 0,11м (диаметр колеса 35 см) = 1090,909090909091=1091 оборот колеса.
3050/1091=2,795600366636114 раза меньше. 12 вольт / 2,8 раза= 4,285714285714286 вольта.
Проверка обратным методом.
1 оборот=0,004 вольт * 1091 оборот колеса. = 4,364 вольта.
Все сходиться.
Т. е. 4.3 вольта. поимею на моторчике, если буду вращять его со скоростью 1091, 60 сек = 18,18333333333333 оборотов в сек., что должно соответствовать скорости ветра 2 метра в сек.
4 вольта мне для зарядки аккумулятора в 1,2 вольта хватит по горло. Т. е. у меня 2 вольта которые для зарядки нужно позарез, будет даже при силе ветра 1 метр в сек. Т. о. думаю даже контролер не будет нужен. И даже подумаю о другом контролере который бы уменьшал вольтаж который у меня будет возникать при повышении скорости ветра + солнечная батарея. Тут я уверен ещё есть над чем подумать.
Двигаемся далее. Теперь нужна высота лопастей.
S=H*L=0,175и (диаметр 35 см) *?
см. ранее.
Pватт=0,6125 * S * V^3 * Cn
V=2метра в сек, 2*2*2=8
Cn=0,2
Pватт=0,5
S=Pватт/0,6125 * V^3 * Cn
S=0,5/0,6125*8*0,2=0,5/0,98=0,5102040816326531...
S=0,5 метра в квадрате.
H=S/0,175=0,5/0,175=2,857142857142857 = 2,85 метра.
ОГОГО!
Многовато будет.
Пойдем другим путем. Нужно уменьшить высоту, но увеличить диаметр.
При Д=35см у нас на выходе получается 4 вольта. Нам нужно 2. Поэтому увеличу диаметр колеса в 2-а раза. Т. о. уменьшу обороты в 2-а раза при силе ветра 2 метра в сек. Но тогда увеличу крутящий момент. Т. е. ток получу в 2-а раза больший... Т. е. заряжать могу тогда 2-а аккумулятора сразу...
Ну не получается из-за высоты лопастей заряжать 1-ин аккумулятор.
H=0,5/0,35=1,428571428571429 метра. Т. е. Н=1,5 метра.
Ну куда ни шло. Но не 3 метра ?
Т. е. имеем такую конструкцию.
1- барабан с лопастями. Диаметр 0,35метра, высота 1,5 метра.
На валу ротора стоит моторчик постоянного тока на 12 вольт, и 3050 оборота в минуту.
На верху барабана расположены 8 солнечных батарей (8 спичечных коробков). 1 элемент солн. батареи в ясный день выдает 0,5 вольта. для зарядки нам нужно иметь 2 вольта. 2/0,5=4шт. Ток у них 0,45а этого вполне придостаточно для зарядки. Но т. к. у нас не 1 аккк, а 2-а то второй тоже нужно заряжать, а для этого нужнен ещё один комплект солн. батарей 4 шт.
..
Теперь надо подумать, как и что надо будет делать при увеличении силы ветра, и что делать если и сила ветра будет больше 2 метра в сек и будет ясный день на улице.

 

Рем.
Посмотрел сюда->
https://yandex.ru/pogoda/moscow/details
вроде ветряк будет пахать правильно.
В принципе расчитываю что аккумуляторы зарядятся не за 10 часов а раньше.
Т. е. сброс с акк, будет происходить рагьше... Возможно что авто акк я заряжать буду за 2 недели.

 

Чего-то я прикинул и подумал что могу ещё в разы уменьшить ротор ветряка.
Уменьшать буду при помощи применения повышающего преобразователя напряжения.
Повышающий преобразователь повышает из 0.9 вольт до 5.
https://ru.aliexpress.com/item/Free-Shipping-100PCS-LOT-0-9V-5V-to-5V-600MA-USB-Output-charger-step-up-Power/32225423288.html?spm=2114.14010208.99999999.263.PdRv1N
стоимость 30р. но размер ветряка могу в 2-а раза уменьшить за счет этого.
Т. е. если я применю преобразователь то мне нужно для зарядки акк не 2-а вольта а 1вольт. На выходе ветряка 1 вольт. преобразователь его повышает до 2-ух и зарядка происходит акк.
Но ток нужен уже не 0.25а а 0,5а. Если я увеличиваю напругу то ток тоже увеличивать мне надо будет на входе.
Поясню. было 2-а вольта и 0.25а, это равнялось в сумме 0,5ватт.
Ваттность сохраняется Но уже надо не 2-а вольта а 1, значит тока нужно не 0,25а а, 0,5а чтобы сохранить ваттность равной 0,5
Т. е. я конечно площадь не уменьшу но зато высоту сделаю меньше за счёт увеличения диаметра колеса (лопасти). При силе ветра 2 метра в сек ветряк будет выдавать 1 вольт
Из вычислений сделанных ранее (см пост https://www.forumhouse.ru/posts/16806301/) при Д=35см получаем 4 вольта на моторчике. Нам надо 1 вольт. Т. е. уменьшаю обороты в 3-и раза (1 оборот улетит на трение). А для этого увеличиваю "Д".
...
найду подходящее "ведро" для ветряка - пересчитаю. Но моторчик подставлю на край ведра, таким образом чтобы вал моторчика катался по диаметру ведра для увеличения оборотов.

 

И кстати. Вот наглядное влияния Cn (коэффициента вертикального ветряка) на результат.
Т. е. если бы Cn был бы равен 1, то ветряк надо было бы городить из расчета S. А вот вертикальный ветряк, ГАД, требует чтобы S было не всего ветряка а только одной лопасти. Т. е. не диаметр ветряка а только радиус. Т. о. КПД ветряка вертикалок всегда будет меньше горизонтального, причем в 2-а раза.
Т. е. S нужен не всего ветряка а только лопасти. Поэтому все расчеты выше не верны. Там диаметр колес нужно увеличивать.
Исправление.
При S=0,5м2, и при L=35cм (0,35м это минимум для кручащего момента)
H=0,5/0,35=1,428571428571429 метра, H=1,43метра
Ветряк вертикальный будет иметь размеры:
Д=0,7метра
H=1,43метра
и рабочее S=0,5м2.
При этих параметрах у нас вольтаж увеличиться в разы при силе ветра 2м/с. Потому что если я скажем сделаю на валу двигуна диаметр не 2 мм а 2см, то ...
120метров в минуту (длинна в минуту при которой ветер пройдет со скоростью 2метра сек) разделю на ... Вот такой вот получиться мультиплексор с передаточным числом 1 к ...
L=2ПR=6,28*0,35= 2,198, 2,2 метра
L=2,2м.
120м/2,2м=54,54545454545455 раза. Или 54 оборота
Эти 54 оборота делает большой колесо ветряка. а моторчик обкатывает это колесо уже с размером колеса 0,02метра (диаметр вала моторчика 2 см)
Lвала моторчика=2ПR=6,28*0,01= 0,0628 метра
2,2 метра / 0,0628 метра= 35,03184713375796 раза
или
Д колеса= 0,7метра
Д моторчика= 0,02метра
0,7/0,02=35 раза
Мультиплексор равен 1:35.
54 оборота колеса * 35 раза= 1890 оборотов.
пропорция.
3050 оборотов=12 вольт.
3050/1890 оборотов=1,613756613756614 раза.
12 вольт / 1,613756613756614 раз= 12/1,614=7,434944237918216 вольта.
А ток отдастся равный
А=0,5 ватт /7вольт =0,0714285714285714 а.
или 70 ма.
Но двигуну пофигу. Если к нему подцепить нагрузку которая будет потреблять 2 вольта и 0,250а
То он будет именно это и выдавать, потому что больше он не сможет отдать из-за ветра.
Но вот электронный преобразователь нужно как раз ставить понижающий а не повышающий.
Мультик и так выдаст 2а вольта и без преобразователя напряжения а вот когда ветер усилиться то тут то как раз и надо будет уменьшать вольтаж ... или предпринимать другую схему контролера.

..
В общем надо подумать как работу ветра не выкидывать на улицу просто так.
+ найти дешевую бочку (пластик) H=1,4 метра и L=0,7 метра.

Вот если я куплю вот такую бочку
https://moskva.tiu.ru/p14066149-bochka-plastikovaya-pischevaya.html
и вырежу там рабочую поверхность в ней ветряка,
то поимею при ветре 2 метра в сек, 0,3 вата.
при 3 метра в сек я точно поимею 0,5 ватт.
Т. е. один ветряк для зарядки 1-ого АА аккумулятора емкостью 2500ма.
мне обойдется
300л, бочка =3 500 руб
моторчик 12 в 3050 оборота = 272,40 руб
солн. батареи 600,87 руб /100=6,01 руб ^ 4 шт=25рублей.
..
Грубо все с подставками и прочими расходными материалами обойдется в 5000р включая сам аккумулятор.
5000р это 0,5 вата при 3 метра в сек.
1 ватт из бочки стоит =2500 р.
1 Килловат от мосэнергосбыта = 5рублей (грубо).
1 Килловат от бочки = 2500*1000=2 500 000рублей

 

Моё мнение такое.
Надо думать о том как можно дешевле использовать вырабатывания электричества при повышения силы ветра.
1- Т. к большим током дешёвые аккумуляторы нельзя заряжать, то при возникновении усиления ветра продумать автоматическое повышения количества аккумуляторов установленных на зарядку.
2- т. к. параметры генератора/двигателя ограничены то при усилении ветра продумать автоматическое применения нескольких таких же генераторов/двигунов.
Пока эти вопросы малыми средствами не решены, подходить к постройки даже прототипа ветряка бессмысленно.

 

Какими средствами Вы располагаете?

 

Прототип выше 500р я не рассматриваю.
Т. е. 1ватт = 500р. Я даже сюда солн. батарею включил, для увеличения кпд. Главное взять у природы как можно больше.
Естественно, что с увеличением силы ветра увеличивается и ваттность, а значит и сумма, которая требует реализации приручения сильного ветра.

 

@ВячеслаФВ,
Купите готовый генератор и сами сделайте вертушку из бочки https://dealanenergo.ru/complect/generatory-gs Будет оптимальное вложение на долгие годы.

 

Я наскоком ничего не делаю никогда.

 

@ВячеслаФВ,
Тогда можно самому сделать генератор из ступицы на ВАЗ и катушки намотать самому.
Я такой делал 5 лет назад.

 

Я уже тут писал ранее про самопальный генератор. Читайте мой пост про это внимательно.
https://www.forumhouse.ru/posts/8520613/
.

 

Одно решение я уже нашел.



Если я рассчитаю ветряк минимум на 2м/сек. при выдаче с него при этом будет 2 вольта, то при урагане 20м/сек такой ветряк мне даст ...
из формулы имеем, что скорость ветра будет равна кубу скорости.
т. е. 2м/cек * 2м/cек * 2м/cек =8м/cек
При 20 м/cек скорость равна 8000м./сек
т. е. в 1000 раз больше.
И если мы имели 0,5 ват при 2 м в сек., то при 20 м. в сек это уже будет
500 ват.
Т. к. ток останется прежний то ...
500ват / 0,25а = 2000 вольт...
Мда... СИЛА... Такую мощу у меня ни один генератор не выдержит.
Погорит все к четям.
Думать надо.
Надо по другому решать вопрос.
Предположим 2 вольта это минимум напряжение которое надо для работы того контролера.
Контролер его повышает до... 12 вольт.
12*0,25=3 вата.
было при силе ветра 0,5 ват
При 3 ватах сила ветра равна...
3/0,5=6 раз.
8м/сек (при 2 м/с) * 6 раз=48
примерно будет 3,7 м./сек.
Проверим обратным ходом.
Pватт=0,6125 * S * V^3 * Cn
при S=0,5м^
0,6125*0,5*3,7*3,7*3,7*0,2=3,10249625 вата.
Т. е. если ветер увеличится с 2 метра в сек до 3,7 у меня сразу будет 3 вата а не 0,5 ват
Мда...
У ветряков нет предела, поэтому контролер надо другой делать для ветряков.
У солн. батарей есть предел это 0,5 вольт и ток на солнцепеке.
А вот у ветряка нет. Если конечно его расcчитывать на предел в силу ветра 20 м/сек/

 

гениально...