Ветрогенератор своими руками — самый простой способ по созданию ветрогенератора

Содержание

Основа домашнего ветрогенератора

Тема изготовления и установки домашних ветрогенераторов очень широко представлена в Интернете. Однако большая часть материала представляет собой тривиальное описание принципов получения электроэнергии из природных источников.

Теоретическая методология работы ветрогенераторов (установок) известна давно и вполне однозначна. Но какова практическая ситуация в отечественном секторе — вопрос далеко не полностью раскрытый.

Чаще всего в качестве источника питания для бытовых ветрогенераторов рекомендуется выбирать автомобильные генераторы или асинхронные двигатели переменного тока, дополненные неодимовыми магнитами.

Процедура преобразования асинхронного двигателя переменного тока в генератор для ветряной турбины. Он предполагает изготовление «корпуса» ротора из неодимовых магнитов. Чрезвычайно сложный и трудоемкий процесс

Однако оба варианта требуют значительной корректировки, часто сложной, дорогой, требующей много времени. Гораздо проще и легче во всех отношениях — установить электродвигатели, такие как те, которые раньше производились и сейчас производятся компанией Ametek (пример) и другими.

Для домашней ветряной мельницы подходят двигатели постоянного тока напряжением от 30 до 100 вольт. В режиме генератора они могут обеспечить около 50% от заявленного рабочего напряжения.

Примечание: при работе в режиме генератора двигатели постоянного тока должны вращаться со скоростью, превышающей их номинальную скорость. Однако каждый отдельный двигатель, из десятка или около того одинаковых, может иметь совершенно разные характеристики.

Поэтому оптимальный выбор электродвигателя для домашнего ветрогенератора логичен при следующих показателях:

  1. Параметр высокого рабочего напряжения.
  2. Параметр низкой скорости.
  3. Высокое значение рабочего тока.

Так, двигатель производства Ametek с рабочим напряжением 36 В и угловой скоростью 325 об/мин выглядит удачным при установке. Именно такой электродвигатель используется в конструкции ветряной турбины — установки, которая описана ниже в качестве примера домашней ветряной турбины.

Двигатель постоянного тока для генератора домашней ветряной турбины. Лучший вариант среди продукции компании Ametek. Аналогичные двигатели других компаний также подходят

Проверить эффективность любого аналогичного двигателя несложно. Просто подключите обычную 12-вольтовую автомобильную лампочку к электрическим проводам и крутите вал двигателя вручную. Если характеристики электродвигателя хорошие, лампа обязательно загорится.

Законность установки ветрогенератора

Альтернативные источники энергии — мечта каждого владельца крыши или дома, чей участок находится вдали от центральной электросети. Однако, получив счета за электроэнергию, потребленную в городском доме, и посмотрев на растущие тарифы, мы понимаем, что ветрогенератор, предназначенный для бытового использования, не помешает.

Прочитав эту статью, вы, возможно, сможете осуществить свою мечту.

Ветрогенератор — отличное решение для обеспечения электричеством сельской местности. А в некоторых случаях его установка является единственно возможным вариантом

Чтобы не тратить зря деньги, силы и время, давайте определим: есть ли внешние обстоятельства, которые создадут нам препятствия для эксплуатации ветрогенератора?

Небольшой ветроэнергетической установки мощностью не более 1 кВт достаточно для питания дачи или небольшого коттеджа. В России такие устройства приравниваются к бытовым товарам. Их установка не требует сертификатов, разрешений или каких-либо дополнительных согласований.
Ветроэнергетические ресурсы в России
Чтобы определить целесообразность установки ветряной турбины, необходимо определить ветроэнергетический потенциал местности (нажмите для увеличения)

Производство электроэнергии, используемой для собственных бытовых нужд, не облагается налогом. Поэтому вы можете смело установить небольшую ветряную турбину и производить бесплатную электроэнергию, не платя государству никаких налогов.

Однако на всякий случай следует поинтересоваться, нет ли каких-либо местных индивидуальных правил электроснабжения, которые могут создать препятствия для его установки и эксплуатации.
Ротор ветрогенератора
Ветряные турбины, которые могут удовлетворить большинство потребностей среднего фермера, вряд ли вызовут жалобы даже у соседей

Претензии могут быть предъявлены соседями, которым работа ветряной турбины доставляет неудобства. Вы должны помнить, что наши права заканчиваются там, где начинаются права других людей.

Поэтому при покупке или изготовлении собственного ветряка для дома следует обратить серьезное внимание на следующие параметры:

  • Высота мачты. При установке ветрогенератора важно учитывать ограничения по высоте отдельных зданий, которые существуют в некоторых странах мира, а также расположение вашего собственного участка земли. Знайте, что вблизи мостов, аэропортов и туннелей запрещены конструкции высотой более 15 метров.
  • Шум шестерен и лопастей. Параметры генерируемого шума можно определить с помощью специального прибора и задокументировать результаты измерений. Важно, чтобы они не превышали предельно допустимый уровень шума.
  • Помехи антенны. В идеале, ветрогенератор должен быть спроектирован таким образом, чтобы предотвратить радиопомехи, которые может вызвать ваше устройство.
  • Заявления от Службы охраны окружающей среды. Эта организация может запретить вам эксплуатацию вашей установки только в том случае, если она мешает миграции перелетных птиц. Однако это вряд ли произойдет.

При самостоятельном создании и установке устройства изучите эти моменты, а при покупке готового изделия обратите внимание на параметры, которые стоят в его паспорте. Лучше защитить себя заранее, чем потом расстраиваться.

Источник электричества

Цены на электроэнергию повышаются как минимум раз в год, а зачастую и несколько раз. Это очень сложно для людей, чьи зарплаты не стремительно растут. В прошлом домовладельцы прибегали к простому, но довольно опасному и незаконному способу экономии электроэнергии. Они прикрепляли неодимовый магнит к поверхности счетчика, после чего счетчик переставал работать.

Хотя первоначально схема работала хорошо, позже возникли проблемы. На это было несколько причин:

  1. Счетчик электроэнергии
    Инспекторы стали чаще ходить по домам и проводить внеплановые проверки.
  2. На счетчики были наклеены наклейки, которые скрывали магнитные поля. Это означало, что обнаружить злоумышленника было легко.
  3. Были выпущены новые счетчики, которые не были восприимчивы к магниту. Стандартные модели были заменены электронными блоками.

Все это подтолкнуло людей к поиску альтернативных источников электроэнергии, таких как ветряные турбины. Если вы живете в районе, где регулярно дует ветер, эти устройства станут для вас спасением. Устройство использует силу ветра для выработки энергии.

В корпусе установлены лопасти, которые приводят в движение роторы. Вырабатываемая таким образом электроэнергия преобразуется в постоянный ток. Затем она передается потребителям или хранится в аккумуляторе.

Самодельный ветрогенератор можно использовать в качестве основного или вспомогательного источника энергии. В качестве вспомогательного источника он может нагревать воду в бойлере или питать бытовое освещение, в то время как вся остальная электроника работает от основной сети. Также можно использовать такие генераторы в качестве основного источника в районах, где дома не подключены к электросети. Здесь устройства обеспечивают питание:

  • лампы и люстры;
  • отопительные приборы;
  • бытовая электроника.

Ветряная электростанция способна питать низковольтные и классические электроприборы. Первые работают от напряжения 12-24 вольт, в то время как ветрогенератор способен обеспечить напряжение 220 вольт. Он выполнен по системе с использованием инверторных преобразователей. Электроэнергия хранится в аккумуляторе. Существуют модификации на 12-36 В. Они имеют более простую конструкцию. Для них используются стандартные контроллеры заряда батарей. Чтобы обеспечить отопление квартиры, достаточно сделать своими руками ветрогенераторы на 220 В. 4 кВт — это мощность, обеспечиваемая их двигателем.

Ветрогенератор своими руками

Принцип работы ветряной установки

Ветрогенератор или ветротурбина (ВЭП) — это устройство, которое используется для преобразования кинетической энергии ветрового потока в механическую энергию. Полученная механическая энергия вращает ротор и преобразуется в необходимую нам электрическую энергию.

Принцип работы и конструкция кинетической ветряной турбины подробно описаны в статье, которую мы рекомендуем прочитать.

Ветряная турбина состоит из:

  • лопасти, которые образуют пропеллер,
  • вращающийся ротор турбины,
  • Ось генератора и сам генератор,
  • Инвертор, который преобразует переменный ток в постоянный для зарядки батарей,
  • батарею.

Суть работы ветряных турбин проста. При вращении ротора генерируется трехфазный переменный ток, который затем проходит через контроллер и заряжает аккумулятор в виде постоянного тока. Затем инвертор преобразует ток, чтобы его можно было использовать для питания ламп, радиоприемников, телевизоров, микроволновых печей и так далее.
Проектирование ветрогенераторов
Детальная структура горизонтально-осевой ветряной турбины дает хорошее представление о том, какие компоненты способствуют преобразованию кинетической энергии в механическую, а затем в электрическую энергию

В целом, принцип работы ветряной турбины любого типа и конструкции заключается в следующем: во время вращения на лопасти действуют три типа сил: замедление, импульс и подъемная сила.
Проектирование ветрогенераторов
Такая схема работы ветряной турбины позволяет понять, что происходит с электроэнергией, произведенной ветряной турбиной: часть ее накапливается, а часть потребляется

Две последние силы преодолевают силу торможения и приводят маховик в движение. В неподвижной части генератора ротор создает магнитное поле, чтобы электрический ток протекал по проводам.

Классификация видов генераторов энергии

Существует несколько способов классификации ветровых турбин. Как выбрать оптимальную версию устройства для сельской усадьбы, подробно описано в одной из самых популярных статей на нашем сайте.

Ветровые турбины отличаются:

  • количество лопастей в пропеллере;
  • материалы для лезвий;
  • положение оси вращения относительно земли;
  • шаг гребного винта.

Существуют модели с одним, двумя, тремя лезвиями и многолезвийные.

Изделия с большим количеством лопастей начинают вращаться даже при слабом ветре. Они обычно используются в тех случаях, когда процесс отжима более важен, чем выработка электроэнергии. Например, для добычи воды из глубоких скважин.
Ветрогенератор парусного типа
Оказывается, лопасти ветрогенераторов можно делать не только из прочных материалов, но и из недорогой ткани

Лезвия могут быть парусными или жесткими. Паруса намного дешевле жестких; они изготавливаются из металла или стекловолокна. Однако их очень часто приходится ремонтировать: они нестабильны.

Существует различие между вертикальными ветряными турбинами и горизонтальными моделями. Опять же, у каждой разновидности есть свои преимущества: вертикальные ветряки лучше реагируют на любой ветер, а горизонтальные турбины обладают большей мощностью.

Ветровые турбины делятся на модели с фиксированным шагом и модели с переменным шагом. Переменный шаг позволяет значительно увеличить скорость, но такая установка характеризуется сложной и массивной конструкцией. Ветряные турбины с фиксированным шагом проще и надежнее.

Классификация ветровых электростанций для частного дома

Устройство, преобразующее кинетическую энергию направленного потока воздуха (ветра) сначала в механическую энергию вращающегося ротора, а затем в электрическую, имеет несколько названий — «ветряк», «ветрогенератор» (ВЭП), обиходное название — «ветряная турбина». Их классификация предлагает три категории — промышленные для эксплуатации на производственных предприятиях; коммерческие, вырабатывающие электроэнергию для продажи; бытовые для индивидуального использования.

В зависимости от положения оси главного ротора классификация включает два типа агрегатов — вертикальные и горизонтальные. В агрегатах вертикального типа ось турбины вертикально выровнена с плоскостью земли. Его можно эксплуатировать при слабом ветре.



В машинах горизонтального типа ось ротора вращается параллельно плоскости земли. Такие ветряные турбины обладают большей мощностью для преобразования энергии ветра в электричество. Их предшественники не производили электричество, но мололи муку, качали воду и делали много других полезных вещей.


Ветроэлектрическая установка роторного типа

Рассмотрим, как сделать простую ветряную турбину с вертикальной осью вращения типа ротора своими руками. Такая модель может одинаково хорошо удовлетворять энергетические потребности садового домика, различных хозяйственных построек, а также освещать газон и садовые дорожки в темное время суток.
Ротор генератора ветровой турбины
Лопасти этой установки с вертикальным ротором явно изготовлены из деталей, вырезанных из металлического барабана

Наша цель — сделать ветряную турбину с предельной мощностью 1,5 кВт.

Для этого нам понадобятся следующие компоненты и материалы:

  • Автомобильный генератор переменного тока на 12 вольт;
  • 12-вольтовая гелиевая или кислотная батарея;
  • Полугерметичный кнопочный выключатель на 12 вольт;
  • 700 Вт — 1500 Вт и инвертор 12 В — 220 В;
  • Ведро, кастрюля или другая емкость большого объема из нержавеющей стали или алюминия
  • индикаторная лампочка автомобильного аккумулятора или реле зарядки аккумулятора;
  • автомобильный вольтметр (подойдет любой вольтметр);
  • винты с гайками и шайбами;
  • 4 мм квадратные и 2,5 мм квадратные провода;
  • Два зажима для крепления генератора к мачте.

При выполнении работ нам понадобятся шуруповерт или ножницы по металлу, строительный карандаш или маркер, рулетка, кусачки, дрель, гаечные ключи и отвертка.

Контроллер для системы, вырабатывающей электроэнергию, также можно собрать своими руками. Принципы и схемы построения контроллера для ветряной турбины вы найдете в этой статье, с содержанием которой мы советуем вам ознакомиться.

Стартовый этап изготовления установки

Первый шаг к изготовлению самодельного ветряка — взять большой цилиндрический металлический контейнер. Обычно для этой цели используется старый чан, ведро или кастрюля. Это будет основание нашей будущей ветряной турбины.

С помощью рулетки и строительного карандаша (маркера) проведите линию: разделите наш контейнер на четыре равные части.
Основная часть установки
При выполнении надрезов, как указано в тексте, никогда не прорезайте металл до конца.

Металл потребует резки. Для этого можно использовать угловую шлифовальную машину. Его не следует использовать для резки оцинкованной стали или окрашенного металла, так как такой металл будет перегреваться. В таких случаях лучше использовать ножницы. Срежьте лезвия, но не прорезайте до конца.

Варианты, схемы и рекомендации по изготовлению различных моделей лопастей для ветряной турбины можно найти в нашей рекомендуемой статье.

Одновременно с продолжением работы над баком мы будем модифицировать шкив генератора. Нам нужно будет разметить и просверлить отверстия для болтов в нижней части бывшего горшка и в шкиве. К работе на этом этапе следует отнестись с особой тщательностью: все отверстия должны быть расположены симметрично, чтобы при вращении устройства не возникало дисбаланса.
Различный дизайн лезвий
Лезвие другой конструкции с вертикальной осью вращения выглядит следующим образом. Каждое лезвие изготавливается отдельно, а затем собирается вместе

Отогните лопасти назад так, чтобы они не выступали слишком сильно. При выполнении этой части работы не забудьте учесть направление, в котором будет вращаться генератор.

Обычно направление вращения — по часовой стрелке. Угол наклона лопастей влияет на площадь поверхности воздушного потока и скорость пропеллера.

Теперь ковш с подготовленными лопастями должен быть прикреплен к шкиву. Установите генератор на мачту и закрепите его зажимами. Осталось соединить провода и собрать схему. Будьте готовы записать схему подключения, цвета проводов и маркировку контактов. Это обязательно пригодится вам в дальнейшем. Прикрепите провода к мачте устройства.
Оригинальный дизайн лезвия
На фото представлены подробные инструкции по сборке всей конструкции и общий вид уже собранного и готового к использованию устройства.

Для подключения аккумулятора вам понадобится кабель сечением 4 мм². Достаточно куска длиной 1 метр. Этого достаточно.

Для подключения нагрузки, включающей, например, освещение и электроприборы, достаточно кабеля сечением 2,5 мм². Установите инвертор (преобразователь). Для этого вам также понадобится провод сечением 4 мм².

Преимущества и недостатки роторной модели ветряка

Если вы все сделали аккуратно и последовательно, этот ветродуй будет работать успешно. Во время его эксплуатации не возникнет никаких проблем.

Если вы используете инвертор мощностью 1000 Вт и аккумулятор 75 А, такая конфигурация также обеспечит электроэнергией системы мониторинга, охранной сигнализации и даже уличного освещения.

Преимуществами этой модели являются:

  • экономичный;
  • Компоненты можно легко заменить на новые или отремонтировать;
  • Специальные условия эксплуатации не требуются;
  • надежность в эксплуатации;
  • обеспечивает полный акустический комфорт.

Есть и недостатки, но их не так много: эффективность этого устройства не очень высока, и оно имеет значительную зависимость от внезапных порывов ветра. Воздушные потоки могут просто сдуть импровизированный пропеллер.

Для того чтобы точно подобрать модель ветрогенератора необходимой мощности, перед началом работы советуем вам произвести расчеты по формулам, приведенным в рекомендуемой статье.

Разбор ошибок конструирования

Сборка ветрогенератора в домашних условиях своими руками, конечно, не обходится без ошибок. Даже при проектировании промышленных ветряных турбин инженеры допускают ошибки. Но человек учится на ошибках, о чем свидетельствуют вполне оправдавшие себя отечественные разработки.

Так, среди ошибок при проектировании отечественных ветрогенераторов часто встречается такая деталь, как отсутствие тормозного модуля в конструкции генератора. Стандартная конструкция такого оборудования (автомобиля или трактора) не предусматривает такой детали. Это означает, что генератор должен быть модифицирован.

Однако не каждый «дизайнер» хочет иметь дело с этим деликатным вопросом. Многие игнорируют эту деталь, надеясь на «удобный случай». В результате, когда дует ветер, пропеллер развивает невероятно высокую скорость. Подшипники генератора выходят из строя, разбивая гнезда алюминиевых крышек. Клинья ротора.


Ветряная турбина разрушается из-за недостатков конструкции. Ошибки при проектировании и монтаже таких конструкций приводят к серьезным последствиям.

Отсутствие ограничителя вращения лопастей ветра также относится к этой категории. Довольно часто этот компонент просто забывают установить и вспоминают о нем только тогда, когда потоки ветра начинают крутить «петуха» вокруг своей оси, как юлу в телешоу «Что? Где? Когда? Результат катастрофический.

Минимальный ущерб — скручивание и разрыв электрического кабеля, а в тяжелых случаях — разрушение всей конструкции.

Еще одна заслуживающая внимания ошибка при установке — неправильный расчет центра тяжести на основе флюгера. В этом случае устройство может некоторое время работать нормально. Однако со временем в подшипнике возникает несоосность, свобода вращения ограничивается, и энергоэффективность конструкции резко снижается.

О том, как правильно рассчитать windage, вы можете узнать из предлагаемой нами статьи.

Часто ток, полученный от генератора, пытаются подать непосредственно в аккумулятор. Довольно быстро человек начинает задаваться вопросом, почему батарея не держит заряд, или обнаруживает, что 2 или 3 банки вышли из строя.

Это банальная и естественная ошибка, поскольку в любом случае зарядка аккумулятора должна происходить при определенных токах и напряжениях. Именно здесь необходимо контролировать процесс.

Домашним мастерам, интересующимся темой монтажа ветрогенератора, предлагаем ознакомиться с еще одним оригинальным вариантом. В предлагаемой статье описывается, как сделать генераторную установку из выброшенных деталей стиральной машины.

Выбор размера ветряка

Выбор размера этого устройства должен основываться на желаемом количестве электроэнергии и скорости ветра, а также его плотности в вашей местности. Следует сразу оговориться, что расчеты мощности будут производиться для ветряка заводского изготовления, а не сделанного своими руками из подручных деталей.

Количество необходимой электроэнергии можно взять из счета за предыдущий год или взять любое (желаемое) количество.

Скорость и плотность ветра можно найти в Интернете, например, на сайте метеослужбы. В этой статье я не буду приводить никаких цифр, поскольку регионов много, а климат в последние годы меняется очень быстро.

Существует несколько формул

1 Он является самым простым и понятным для обычного человека, но полученные данные могут иметь определенную погрешность. Эта формула может быть использована для расчета кинетики ветряной турбины с горизонтальным валом:

АЭО = 1,64 * D*D * V*V*V

Где:

  • AEO — это количество электроэнергии, которое вы хотите произвести за год.
  • D — диаметр ротора, который выражается в метрах.
  • V — среднегодовая скорость ветра, выраженная в м/с.

2. более сложная формула, которую используют для своих расчетов компании, продающие и устанавливающие такое оборудование на профессиональном уровне.

P = V3 * ρ * S

Где:

  • V — скорость ветра в метрах в секунду.
  • ρ — плотность воздуха в кг/м3.
  • S — площадь поверхности лопастей, над которыми дует воздушный поток, единица измерения — м2 (следует ориентироваться на техническое описание производителя).
  • P — количество кВт, которое может быть получено.

Пример расчета P = 53 * 1,25 * 33 = 5156 Вт

Выходная мощность напрямую зависит от диаметра лопастей ротора, примерную мощность можно увидеть в таблице ниже.

В таблице приведены приблизительные цифры, которые можно получить в зависимости от диаметра ротора, высоты установки ветрогенератора и скорости ветра.

Максимальная вырабатываемая мощность, кВт Диаметр ротора, м Высота мачты, м Скорость ветра м/с
0,55 2,5 6 8
2,6 3,2 9 9
6,5 6,4 12 10
11,2 8 12 10
22 10 18 12

(3) Для вертикального ротора (оси) расчет должен производиться по другой формуле.

P=0.6*S*V^3

Где:

  • P — мощность в ваттах
  • S — рабочая зона лопастей
  • V^3- скорость ветра в кубе м/с

Более сложная, но более точная формула

P*= krV 3S/2, .

Где:

  • r — плотность воздуха,
  • V — скорость потока в м/с.
  • S — площадь потока в квадратных метрах
  • k — коэффициент полезного действия ветровой турбины со значением 0,2-0,5

Теория идеального ветряка

Эта теория в разное время разрабатывалась учеными и специалистами в области механики. Впервые он был разработан Ветчинкиным в 1914 году, используя в качестве основы теорию идеального пропеллера. В данном исследовании впервые был получен коэффициент использования ветровой энергии идеальной ветровой турбины.

Работы в этой области были продолжены Н.Е. Жуковским, который вывел максимальное значение этого коэффициента, равное 0,593. В более поздней работе другого профессора, Г.Х. Сабинина, значение коэффициента было определено как 0,687.

Согласно разработанным теориям, идеальное ветроколесо должно обладать следующими параметрами:

  • Ось вращения колеса должна быть параллельна скорости ветрового потока.
  • Количество лопастей бесконечно велико, при очень малой ширине.
  • Нулевое сопротивление профиля крыла с постоянной циркуляцией вдоль лопаток.
  • Скорость потери воздуха на колесе постоянна по всей поверхности размаха ветроколеса.
  • Угловая скорость стремится к бесконечности.

Комплектующие

  • Генератор 12 В — $15;
  • Ротор 1,5 м — 40 у.е;
  • 12В аккумулятор (кислотный или гелиевый) — 15 у.е. автомобильный, 40 у.е. альтернативный;
  • металлическое большое ведро или бочка (из нержавеющей стали или алюминия) — 5 у.е,
  • реле зарядки аккумулятора — 3 у.е;
  • Реле лампы зарядки (например, автомобильное реле) — 3 у.е;
  • полугерметичный выключатель (кнопка) на 12В — 2 у.е;
  • вольтметр (например, от любого измерительного прибора или автомобиля) — 3 у.е;
  • внешний крупногабаритный измерительный прибор (распределительная коробка для проводки, а также для легкого доступа ко всем соединениям) — 5 у.е;
  • мачта высотой от 1 до 10 метров — 35-70 у.е;
  • провода (4 квадрата сечения) — 5 у.е;
  • четыре винта M6 — 3 у.е;
  • пара больших зажимов или моток проволоки из нержавеющей стали (крепление к столбу) — 7 у.е;

Необходимые инструменты: гаечные ключи, дрель с насадками, отвертка, кусачки и т.д.

Как сделать ветрогенератор своими руками

Для сборки этого устройства в домашних условиях вам понадобятся:

  • Глубокое знание электротехники;
  • Источник питания. Это может быть генератор переменного тока или асинхронный двигатель.
  • Безопасное место для сборки устройства. Отдельные бытовые приборы могут весить от 200 до 800 кг.
  • Ниодимовые магниты. Магниты этого класса имеют более высокую емкость;
    Различные формы. В нашем случае больше подходят прямоугольные или круглые.
    Различные типы форм. Прямоугольные или круглые формы лучше всего подходят для нашего применения.
  • Провода с подходящим сечением;
  • Материалы для монтажа рамы и самой ветряной турбины.

Как описано выше, существует множество вариантов дизайна. Размер и способ соединения компонентов определяют уровень шума, создаваемого устройством. Если вы не хотите доставлять неудобства соседям, обсудите это заранее, так как некоторые устройства довольно шумные, как, например, ветряк ручной сборки на видео ниже.

После того как вы сделаете все первоначальные приготовления, вам нужно будет выбрать источник питания, который соответствует вашим потребностям. Если финансы ограничены, есть два варианта бюджета:

  • Автомобильный генератор;
  • Асинхронный двигатель от стиральной машины.

Что потребуется?

Самый распространенный вариант — использовать двигатель стиральной машины для создания домашнего генератора. Если у вас нет старой «стиральной машины», вы можете найти такой двигатель в магазине хлама на хозяйственном рынке, в ближайшем сервисе бытовой техники или в специализированном магазине. Заказать такой двигатель из Китая не проблема.

Как правило, в стиральных машинах используется асинхронный двигатель без коммутатора.

Как новые, так и бывшие в употреблении, прослужат долго. Мощность в 200 ватт можно легко преобразовать в киловатт и более.


Материалы

Для сборки генератора, кроме двигателя, необходимы следующие материалы.

  • Неодимовые магниты размером 20, 10 и 5 мм (всего 32 штуки);
  • Выпрямительные диоды или диодный мост с током в несколько десятков ампер (принцип двойного запаса мощности);
  • эпоксидный клей;
  • Холодная сварка;
  • Эмери;
  • Олово на боковой стороне банки.

Магниты заказываются по Интернету из Китая.




Инструменты

Следующие инструменты ускорят процесс производства:

  • токарный станок;
  • ножницы;
  • отвертка с насадкой;
  • плоскогубцы.




Если у вас нет токарного станка, попросите друга, который умеет им пользоваться.

Вариант ветрогенератора из стиральной машины своими руками

Для увеличения мощности двигатель был модернизирован путем замены ферритовых магнитов на ниодимовые. Следует отметить, что установка магнитов — довольно трудоемкий процесс, требующий определенных навыков.
Пример расположения ниодимового магнита в двигателе стиральной машины
Пример размещения ниодимовых магнитов в двигателе стиральной машины

Рекомендация! Ниодимовые магниты очень сильные, поэтому при работе с ними необходимо соблюдать особую осторожность.

В целях экономии времени и нервов более простым вариантом является приобретение готового ротора подходящего размера, который можно использовать в устройстве с небольшими габаритами.

Изготовление ветрогенератора своими руками из автомобильного генератора

Этот параметр также необходимо изменить, поскольку стандартный образец работает при 5000-6000 об/мин. Модернизация включает в себя:

  • Устройство дополнено ниодиночными магнитами. Они устанавливаются в строгом порядке, т.е. полюса чередуются. Для удобства из плотного картона вырезается шаблон;
    Схема расположения магнитов
    Шаблон для расположения магнитов
  • Обмотка статора перематывается. Количество витков увеличивается, следовательно, сечение провода уменьшается.
  • В стандартной комплектации магниты отсутствуют, поэтому центральный вал должен быть изготовлен из немагнитного материала, например, титана.

Но даже с учетом всех требований к оптимальному напряжению, ротор должен вращаться не менее 500 раз в минуту.

Общие негативные черты:

  • Оба варианта недолговечны и требуют ежегодного ремонта или замены;
  • Вырабатываемой энергии недостаточно для полного энергоснабжения;
  • Требуется значительный капитальный ремонт.

Если вы обладаете необходимыми знаниями и более-менее умеете делать ветряк на 220 вольт своими руками, то разумнее будет установить более мощный агрегат.

При сборке горизонтальной или вертикальной ветряной турбины своими руками убедитесь в жесткости всей конструкции, от лопастей до регулирующих скоб. Непрочные структурные компоненты могут привести к несчастным случаям.
Один из многих несчастных случаев

Как установить ветрогенератор: надежная схема мачты для крепления на высоте

Вес ротора при нормальной выработке электроэнергии получается довольно приличным. Его нельзя установить на обычную мачту.

Вам придется создать прочный бетонный фундамент для металлической мачты и закрепить анкерные болты. В противном случае вся сильно собранная конструкция может рухнуть в любой неподходящий момент.

Падающая ветряная турбина

Подставку для ветрогенератора можно сделать приподнятой:

  1. в виде сборной мачты, собранной из секций с раскосами;
  2. или в виде конической трубчатой опоры.

Обе системы необходимо будет укрепить от опрокидывания путем сооружения нескольких уровней канатных талрепов, которые необходимы для удержания мачты на месте во время внезапных порывов ветра. Их нужно будет прочно прикрепить к дюбелям и анкерам.

Из личного неудачного опыта: когда я пользовался аналоговым телевидением, у меня была антенна «Паутина» с диаметром обода 2 м. Он был высотой 8 м и установлен на деревянном столбе с двумя уровнями крепежных линий. Порывы ветра сдували его с такой силой, что он рухнул.

Современное цифровое телевидение, к счастью, требует гораздо меньших антенн. Их не только легко сделать своими руками, но и несложно установить.

Уделите непосредственное внимание созданию надежной, безотказной конструкции. В противном случае вы можете повторить печальный опыт работников «ДжантарЭнерго», с которыми произошел несчастный случай во время шторма: многотонная мачта рухнула, и щепки от лопастей разлетелись во все стороны.

Отказ ветряной турбины

При строительстве мачты необходимо рассчитать количество материалов, необходимых для изготовления конструкции из стальных уголков различного сечения. Форма и размеры выбираются в соответствии с местными условиями.

Выравнивание мачты

Его конструкция состоит из трех или четырех вертикальных мачт. Каждый из них крепится снизу на упоре. На вершине мачты создается платформа для установки ветровой турбины.

Поскольку длина уголков ограничена, мачта собирается из нескольких секций. Жесткость общей конструкции придают боковые ребра жесткости, закрепленные с помощью раскосов.

Металлические закладные секции являются незаменимой частью фундамента. Они будут служить для фиксации деталей. Необходимо позаботиться о сварке и соединительных болтах.

Телескопическую конструкцию из стальных труб с подходящим профилем легче собрать, но ее прочность нужно рассчитывать более тщательно. Изгибающий момент, вызванный тяжелым верхом во время штормового ветра, не должен превышать критического значения.

Это затруднит профилактическое обслуживание, осмотр и ремонт собранной подвесной электростанции. Если на мачту можно подняться как по лестнице, то с трубой возникают проблемы. Также очень опасно работать на вершине.

Поэтому с самого начала вам необходим безопасный способ опускания оборудования на землю и доступный способ его подъема. Это можно сделать с помощью одной из двух z-схем:

  1. Поворотная ось на главной опоре.
  2. Опорный рычаг на нижней части опорной стойки.

В первом случае создается прочный фундамент для установки основной опорной стойки. На оси вращения установлена сварная трубчатая конструкция с ветровой турбиной и системой шкивов на стальных тросах.

Полюс крутящего момента

В нижней части трубы находится противовес, облегчающий работу по подъему и опусканию с помощью ручной лебедки.

На фотографии не видно веревок. Они просто свисают со своих креплений до земли, когда мачта поднимается и опускается, и крепятся к постоянным бетонированным столбам для постоянной работы.

Схема монтажа и опускания ветряной турбины во втором варианте показана ниже.

Схема установки

Мачта и расположенный под прямым углом к ней опорный рычаг с противовесом, усиленный ребром жесткости, поворачиваются в вертикальной плоскости лебедкой с полиспастной системой.

Ось вращения созданной конструкции расположена в вершине прямого угла и закреплена в направляющих, заложенных в фундамент. Когда мачта поднимается или опускается, тяговые канаты снимаются со стационарных якорей на земле. Их можно использовать в качестве страховочных фалов.

Аккумуляторы для ветрогенератора: еще одна проблема для владельца дома

Одной из дорогостоящих задач ветряной или солнечной электростанции является вопрос хранения электроэнергии, который решается только с помощью аккумуляторов. Вам придется покупать и продлевать их, и стоимость довольно высока.

Чтобы выбрать их, необходимо знать рабочие характеристики: напряжение и емкость. Обычно используются комплексные 12-вольтовые аккумуляторные батареи, и количество ампер-часов в каждом конкретном случае должно определяться экспериментально, исходя из мощности потребителей, времени их работы.

Выбор батарей для ветряной турбины должен быть довольно широким. Я ограничусь не полным обзором, а рассмотрю только четыре вопроса
распространенные типы кислотных аккумуляторов:

  1. обычные стартерные автомобильные аккумуляторы;
  2. Тип AGM;
  3. Гель;
  4. броня.

Поставщики не рекомендуют приобретать стартерные батареи для ветряных турбин, поскольку они предназначены для критических условий эксплуатации автомобиля:

  • они должны выдерживать огромные пусковые токи, возникающие при запуске холодного двигателя при хранении в условиях отрицательных температур;
  • подвергаются вибрациям и ударам во время движения;
  • зарядка буферизируется генератором переменного тока
    при движении автомобиля на разных оборотах двигателя.

В то же время:

  • Сервисные батареи, которые требуют периодического долива уровня электролита и долива дистиллированной воды, рассчитаны на 100 циклов разряда/заряда;
  • Не обслуживаемые — имеют более сложную конструкцию и количество циклов 200.

Стартовые аккумуляторы

Однако батареи ветряных мельниц, если они используются внутри дома:

  • обычно размещаются в подвальном помещении, где температура, поддерживаемая круглый год на уровне +5÷+10 градусов, является оптимальной;
  • не подвержены ударам и вибрациям и являются стационарными
    постоянно установленный в неподвижном положении;
  • не подвергаются экстремальным нагрузкам при запуске стартера и работают в экономичном режиме при включении бытовых приборов через инвертор;
  • они заряжаются от генератора малыми токами, что благоприятно сказывается на режиме десульфурации пластин.

Все это создает наиболее благоприятные условия для их эксплуатации. Поэтому предлагаю этот вариант для тех, кто не ленится периодически проверять напряжение на банках и следить за уровнем
уровень содержания в них электролитов.

Батареи AGM более сложны в изготовлении. Они имеют те же пластины, но кислота пропитана стеклянными матами, которые также выступают в качестве диэлектрического слоя. Их цикл разрядки/зарядки составляет 250÷400, и перезарядка опасна.

батарея AGM

Аккумуляторы Golet, также создаются на основе необслуживаемой конструкции с герметичным корпусом и электролитом, загущенным до гелеобразного состояния. Они очень не любят перезарядку, но более устойчивы к глубокой разрядке. Количество циклов проектирования составляет 350.

Гелевая батарея

Бронированные батареи — одна из последних разработок. Их электродные пластины защищены полимерами от воздействия кислоты. Диапазон рабочих циклов составляет 900÷1500.

Бронированные батареи

Все эти четыре типа батарей существенно различаются по цене и условиям эксплуатации. Если вы примете во внимание рекомендации продавцов, вам придется заплатить довольно приличную сумму.

Однако я рекомендую сначала прислушаться к полезным советам, которые дает тот же владелец «Солнечных батарей» в своем видео «Как выбрать батареи для ВЭС и солнечной электростанции».

У него есть собственное противоположное мнение по этому вопросу. Как вы к этому относитесь, зависит только от вас. Однако узнать информацию из противоположных источников и выбрать из них лучший вариант — вот лучшее решение для думающего человека.

Как рассчитать экономический эффект: цена ветрогенератора

Одной из маркетинговых уловок розничных торговцев являются прайс-листы,
показывая предполагаемую экономию для клиентов в результате покупки их продукции. Стоит ли им верить?

Я предлагаю вам самим оценить экономическую выгоду от установки ветряной электростанции на вашем участке. Для этого следует учитывать минимум средств, на которые тратятся деньги:

  1. возведение фундамента для мачты, для чего потребуется много бетона и металлической арматуры;
  2. создание высокой поддержки для установки
    ветряной мельницы в зоне благоприятного давления ветра. Это будет включать в себя не только
    металлические уголки, трубы и соединители с помощью сварки, но и стоимость всей установки;
  3. стоимость покупки готовой ветряной мельницы или
    делать его дома;
  4. приобретение инвертора, контроллера, батарей, защитных модулей, кабелей и проводов. Имейте в виду, что комплект батарей необходимо будет заменить несколько раз в течение 10-12 лет;
  5. эксплуатационные расходы на профилактическое обслуживание и ремонт;
  6. решение ряда организационных проблем.

Практика использования ветряных электростанций показала, что они не работают бесшумно, а постоянная вибрация и шум ветряка раздражают ближайших соседей. Иногда вопросы приходится решать через суд.

Кроме того, птицы иногда натыкаются на область вращающегося колеса: пластиковые лопасти ломаются, металлические лопасти гнутся. Вам нужна надежная защита и запасной комплект запасных частей.

Можно даже предположить, что все будет надежно и эффективно работать в течение 10 лет, хотя я довольно подробно рассказал о скорости ветра в самом начале этой статьи.
В начале статьи.

После того, как вы рассчитали все эти затраты (допустите несколько непредвиденных обстоятельств), оцените стоимость 1 киловатта электроэнергии, которую вы сейчас платите по счетчику.

Умножьте это на количество киловатт, для которых вы устанавливаете ветряную электростанцию, например, 3. Далее необходимо определить период времени для сравнения.

Возьмите период времени, за который вы изначально планируете окупить свои затраты, например, 15 лет работы. Умножьте стоимость 3 кВт/ч в час на этот период времени, выраженный в часах, и сравните ее со стоимостью строительства и эксплуатации ветряной турбины за тот же период.

Оценки очень приблизительные, цены изменчивы, но расчет для моего случая показал, что проще платить за электроэнергию государству. Расходы будут в 4 раза ниже.

Я считаю, что создать ветряк для частного дома своими руками вполне возможно. Есть много примеров того, как это работает. Однако вам необходимо тщательно продумать возможность его реализации, чтобы оправдать экономическую выгоду.

Без точного предварительного расчета средств на их создание в буквальном смысле слова деньги могут быть потрачены впустую и не принесут владельцу никакой пользы. Если я ошибаюсь в своих прогнозах, пожалуйста, поправьте меня в комментариях.

Имейте в виду, что ваш опыт интересен не только мне, но и большому количеству других людей. Это принесет пользу и им.

Дополнительное электрооборудование

Как уже упоминалось, неотъемлемой частью ветряной электростанции является аккумулятор, который отдает энергию потребителям. При его выборе важно учитывать, что чем больше его мощность, тем дольше он сможет поддерживать напряжение в сети, но и тем больше времени потребуется для его подзарядки. Приблизительное время работы можно определить как время, в течение которого расходуется половина емкости батареи (после этого времени падение напряжения становится заметным, кроме того, глубокий разряд сокращает срок службы свинцово-кислотных батарей).

Пример: Так, например, аккумулятор емкостью 65 Ач может условно обеспечить нагрузку энергией в 30-35 ампер-часов. Это много или мало? Обычная лампа накаливания мощностью 60 Вт потребует, учитывая наличие инвертора, преобразующего 12 В постоянного тока в 220 В переменного и имеющего КПД около 70%, ток в 7 ампер, что дает чуть более четырех часов работы. Но чтобы восстановить растраченную энергию, нашему ветряку, мощностью 90 ватт, даже при самом благоприятном сценарии с постоянными сильными ветрами, понадобится не менее пяти часов. Как видите, при использовании ветряной турбины в качестве автономного источника энергии, электричество в вашем доме будет доступно только несколько часов в день.

Вторым узлом энергосистемы становится инвертор. В нашем случае можно использовать готовый автомобильный инвертор или инвертор, извлеченный из аварийного источника питания. В любом случае, важно не перегружать его током потребления, учитывая, что его реальная рабочая мощность в 1,2-1,5 раза меньше указанной максимальной мощности.

Как видно, привлекательность использования донорской энергии сдерживается многочисленными ограничениями, и даже единственный эффективный вариант в центральной полосе России — ветрогенератор — не способен обеспечить долгосрочную автономность.

Но в то же время идея неплоха как источник аварийного электроснабжения и, прежде всего, как строительный вызов — удовольствие от создания ветряка своими руками может во много раз превысить его возможности.

Видео: ветрогенератор 24В 2500Ватт своими руками

Сборка аксиальной ВЭУ на неодимовых магнитах

Поскольку неодимовые магниты появились в России относительно недавно, осевые ветрогенераторы с безжелезными статорами начали строить не так давно.

Появление магнитов вызвало ажиотаж, но постепенно рынок насытился, и стоимость этого продукта начала снижаться. Он стал доступен ремесленникам, которые сразу же приспособили его к своим различным потребностям.
Осевая ветровая энергия
Горизонтально-осевой ветряк с неодимовыми магнитами — более сложная конструкция, требующая не только навыков, но и определенных знаний

Если у вас есть ступица от старого автомобиля с тормозными дисками, вы можете использовать ее в качестве основы будущего осевого генератора.

Вы хотите предположить, что эта деталь не новая, а уже использовалась. В этом случае необходимо разобрать его, проверить и смазать подшипники, тщательно очистить от отложений и ржавчины. Не забудьте покрасить готовый генератор.
Автомобильная ступица с тормозными дисками
Ступицы тормозных дисков обычно достаются мастерам как один из компонентов старого автомобиля, который был сдан в утиль, поэтому их следует тщательно очистить.

Что необходимо подготовить?

Осевой генератор должен быть основан на ступице колеса от автомобиля с тормозными дисками. Если эта деталь была в употреблении, ее необходимо разобрать, проверить и смазать подшипники и соскоблить ржавчину. Готовый генератор будет окрашен.

Втулка

Чтобы правильно удалить ржавчину со ступицы, используйте металлическую щетку, которую можно установить на электродрель. Втулка снова будет выглядеть великолепно.

Распределение и закрепление магнитов

Неодимовые магниты должны быть приклеены к дискам ротора. Для нашей работы возьмем 20 магнитов размером 25х8 мм.

Конечно, можно использовать другое количество шестов, но при этом необходимо соблюдать следующие правила: количество магнитов и полюсов в однофазном генераторе должно быть одинаковым, но если мы говорим о трехфазной модели, то соотношение полюсов и катушек должно быть 2/3 или 4/3.

При размещении магнитов полюса чередуются. Важно не совершить ошибку. Если вы не уверены в правильности расположения, сделайте направляющий шаблон или отметьте сектора непосредственно на самой плате.

Если у вас есть выбор, покупайте прямоугольные магниты, а не круглые. У прямоугольных моделей магнитное поле сосредоточено по всей длине, а у круглых моделей магнитное поле сосредоточено в центре.

Противоположные магниты должны иметь разные полюса. Вы не перепутаете вещи, если пометите их маркером со знаком минус или плюс. Чтобы определить полюса, возьмите магниты и прижмите их друг к другу.

Если поверхности притягиваются друг к другу, поставьте знак плюс, если отталкиваются, обозначьте их знаком минус. При размещении магнитов на дисках чередуйте полюса.
Подготовка к креплению магнита
Магниты размещаются по принципу чередующихся полюсов, с шариками пластилина по внешнему и внутреннему периметру: изделие готово к заливке эпоксидной смолой

Чтобы обеспечить надежную фиксацию магнита, используйте клей максимально возможного качества и прочности.

Для более прочной фиксации можно использовать эпоксидную смолу. Разведите его в соответствии с инструкцией и полейте им диск. Эпоксидный клей должен покрывать весь диск, но не должен стекать с диска. Вы можете предотвратить капание на диск, заклеив его скотчем или сделав временные барьеры из пластилина по периметру диска.

Генераторы однофазного и трехфазного вида

Если сравнить однофазные и трехфазные статоры, то последние окажутся лучше. Однофазный генератор переменного тока вибрирует под нагрузкой. Причиной вибрации является разница в амплитуде тока, которая обусловлена изменением выходного тока за определенный период времени.

Трехфазная модель лишена этого недостатка. Он имеет постоянный КПД благодаря тому, что фазы компенсируют друг друга: когда ток увеличивается в одной, он уменьшается в другой.

В ходе испытаний эффективность трехфазной модели почти на 50% выше, чем однофазной. Еще одним плюсом этой модели является отсутствие лишних вибраций и повышенный акустический комфорт при работе устройства под нагрузкой.

Это означает, что трехфазный генератор практически не издает шума во время работы. При снижении вибраций срок службы устройства логично увеличивается.
Трехфазные и однофазные генераторы
Битва между трехфазными и однофазными генераторами неизменно выигрывается, поскольку трехфазная генераторная установка не так сильно гудит во время работы и более долговечна, чем однофазная генераторная установка.

Правила наматывания катушки

Если вы спросите эксперта, он скажет вам, что перед намоткой катушки необходимо произвести тщательные расчеты. В этом вопросе практикующий будет полагаться на свою интуицию.

Мы выбрали не слишком быстрый генератор. Процедуру зарядки 12-вольтовой батареи следует начинать со 100-150 оборотов в минуту. При таких исходных данных общее число оборотов всех катушек должно быть 1000-1200. Нужно разделить это число между всеми катушками и определить, сколько оборотов будет на каждой катушке.

Низкоскоростную ветряную турбину можно сделать более мощной, увеличив количество полюсов. При этом частота колебательного тока в катушках увеличивается. Если для намотки катушек использовать провод большего сечения, сопротивление уменьшится, а сила тока увеличится. Не забывайте о том, что более высокое напряжение может съедать ток из-за сопротивления обмотки.

Процесс намотки можно сделать проще и эффективнее, если использовать для этого специальный станок.
Станок для намотки катушек
Совсем не обязательно выполнять такой рутинный процесс, как намотка катушек вручную. Проявив немного изобретательности, вы уже имеете отличный намоточный станок, который легко справится с процессом намотки.

Производительность домашних генераторов в значительной степени зависит от толщины и количества магнитов, размещенных на дисках. Общая результирующая мощность может быть рассчитана путем намотки одной катушки и последующего ее вращения в генераторе. Будущая выходная мощность генератора определяется путем измерения напряжения при определенных оборотах холостого хода.

Вот пример. При сопротивлении 3 Ом и 200 об/мин мы получим 30 вольт. Если мы вычтем из этого результата 12 В напряжения батареи, то получим 18 В. Разделите этот результат на 3 Ом и получите 6 ампер. Величина в 6 ампер пойдет на батарею. Конечно, при расчете мы не учли потери в проводах и диодном мосту: фактический результат будет меньше расчетного.

Обычно катушки изготавливаются круглыми. Но если их немного растянуть, то в секторе получается больше меди, а повороты становятся более прямыми. Если вы сравните размер магнита и диаметр внутреннего отверстия катушек, они должны совпадать, или размер магнита может быть немного меньше.
Катушки
Катушки уже должны быть того же размера, что и магниты: они должны быть немного больше или равны магнитам.

Толщина статора, который мы делаем, должна быть правильно подобрана к толщине магнитов. Если статор увеличить за счет увеличения числа витков в катушках, то пространство между дисками увеличится, а магнитный поток уменьшится. В результате напряжение может быть одинаковым, но из-за увеличенного сопротивления катушек получается меньший ток.

Для формы статора используется фанера. Однако сектора для катушек можно разметить на бумаге, используя пластилин в качестве границ.

Если стекловолокно укладывается поверх рулонов на дно формы, прочность изделия повышается. Перед нанесением эпоксидной смолы смажьте форму вазелином или воском, чтобы предотвратить прилипание эпоксидной смолы к форме. Некоторые люди вместо жира используют клейкую ленту или фольгу.

Катушки крепятся друг к другу в фиксированном положении. Концы фаз выводятся наружу. Шесть выводов, идущих наружу, должны быть соединены в звезду или треугольник. Поверните собранный генератор вручную и проверьте его. Если напряжение составляет 40 В, ток будет около 10 ампер.

Окончательная сборка устройства

Длина готовой мачты должна составлять около 6-12 м. Его основание должно быть забетонировано в соответствии с этими параметрами. Сама ветряная мельница будет прикреплена к вершине мачты.

Для обеспечения доступа к ней в случае поломки в основании мачты должна быть предусмотрена специальная рукоятка, позволяющая поднимать и опускать трубу с помощью ручной лебедки.
Окончательная сборка
Мачта с прикрепленной к ней ветряной турбиной поднимается высоко, но предусмотрительный мастер сделал специальное устройство, позволяющее при необходимости опустить конструкцию на землю

Для изготовления пропеллера можно использовать трубу ПВХ диаметром 160 мм. С его помощью с поверхности будет срезан двухметровый пропеллер, состоящий из шести лопастей. Форму лопастей лучше всего определять самостоятельно, экспериментируя. Цель — увеличить крутящий момент на низких оборотах.

Пропеллер — пропеллер должен быть защищен от слишком сильного ветра. Для этой задачи используется складной хвост. Вырабатываемая энергия накапливается в аккумуляторах.

Вниманию наших читателей мы представили два варианта ветрогенераторов, сделанных своими руками на 220 В, которые пользуются повышенным вниманием не только у владельцев загородной недвижимости, но и у обычных дачников.

Обе модели ветрогенераторов по-своему эффективны. Эти устройства способны продемонстрировать особенно хорошую производительность в степных районах с частыми и сильными ветрами. Они достаточно эффективны, чтобы использоваться при организации альтернативного отопления дома и электроснабжения. И их не так уж сложно построить своими руками.

Заключительный этап — мачта и винт

Фактическая высота готовой мачты составляет 6 метров, но было бы лучше, если бы она была высотой 10-12 метров. Основание под ним должно быть забетонировано. Он должен быть закреплен так, чтобы трубу можно было поднимать и опускать с помощью ручной лебедки. К верхней части трубы прикреплен болт.

Винт

Труба ПВХ — надежный и достаточно легкий материал, из которого можно изготовить пропеллер ветряной турбины с заранее продуманным изгибом.

Для изготовления пропеллера вам понадобится труба ПВХ диаметром 160 мм. Из него нужно будет вырезать шестилопастной пропеллер длиной два метра. Стоит поэкспериментировать с формой лопастей, чтобы увеличить крутящий момент на низкой скорости. Пропеллер должен быть направлен в сторону от сильного ветра. Эту функцию выполняет складной хвост. Вырабатываемая энергия накапливается в аккумуляторах.

Сборка мачты

Мачта должна подниматься и опускаться с помощью ручной лебедки. Дополнительная устойчивость может быть достигнута за счет использования натяжных канатов.

Мы предлагаем два варианта ветряных турбин, которые чаще всего используются домовладельцами и сельской недвижимостью. Каждый из них эффективен по-своему. Эффект от использования такого оборудования особенно заметен в районах с сильными ветрами. В любом случае, такой домашний помощник никогда не пригодится.

Ветрогенератор с вертикальной осью вращения

В этом типе ветрогенератора ось вращения генератора расположена вертикально по отношению к земле.

5464.jpg

За годы использования устройств этого типа было разработано несколько конструкций, которые объединены в одну группу:

С ротором Дарье — устройства оснащены двумя или тремя изогнутыми лопастями овальной формы.

Положительные особенности этой конструкции включают:

  • Независимая ориентация по отношению к воздушному потоку;
  • Простота обслуживания устройства.
  • Простота компоновки устройства.

Отрицательные черты включают:

  • Отсутствие независимого вращения лопастей;
  • Значительная нагрузка на структурные компоненты;
  • Лезвия должны быть одинаковыми и соответствовать указанному профилю;
  • Повышенный уровень шума во время работы.
  • С ротором Savonius — агрегаты оснащены лопастями в виде цилиндрических поверхностей.

Преимуществами этой группы являются:

  • Для начала работы требуются слабые ветровые потоки;
  • Способны быстро наращивать крутящий момент;
  • Надежная конструкция;
  • Низкая стоимость.

Недостатками являются:

  • Низкая эффективность устройств этой группы.

Роторные агрегаты Savonius используются для установки комбинированных ветрогенераторов, они применяются для разгона роторных агрегатов Darier.

С конструкцией ротора с вертикальной осью — агрегаты этой группы имеют лопасти, напоминающие по форме крыло самолета и расположенные вертикально, ось ротора параллельна валу.

Агрегаты этой группы по внешнему виду похожи на роторные агрегаты Darier.

464.jpg

К положительным характеристикам устройств относятся:

  1. Простота конструкции;
  2. Способность быстро увеличивать скорость;
  3. Низкий уровень шума.
  4. Надежность в эксплуатации.
  5. С геликоидальным ротором — агрегаты этой группы являются более развитой версией агрегатов с ротором с вертикальной осью. Лопасти имеют форму геликоидальной кривой.

Положительные характеристики:

  1. Меньше нагрузки на компоненты;
  2. Более высокая скорость вращения.

Недостатки:

  • Более высокий уровень шума;
  • Высокая стоимость.
  • Многолопастное рабочее колесо — данный тип агрегата основан на вертикально-осевой конструкции с дополнительным внешним кольцом неподвижных лопастей.

Преимущества подразделений этой группы:

  • Более высокая эффективность агрегатов;
  • Чувствительность к ветровым потокам.

Недостатки:

  • Высокая стоимость;
  • Повышенный уровень шума.

ВС

На первом месте находится самый простой, чаще всего называемый ротором Савониуса. На самом деле он был изобретен в 1924 году в СССР Я. А. и А. Воронины и финский промышленник Зигфрид Савониус бессовестно присвоили изобретение, проигнорировав советское авторское свидетельство, и начали серийное производство. Но реализация в судьбе изобретения значит очень много, поэтому, не касаясь прошлого и не нарушая прах погибших, мы называем этот ротор ветряка Воронина-Савониуса, или сокращенно ВС.

Этот ветряк хорош для самоделкиных, за исключением «запаривания» КВ на 10-18%. Однако в СССР над ним была проделана большая работа, и существует множество основ. Ниже мы рассмотрим усовершенствованную конструкцию, не намного более сложную, но с точки зрения TDPI дающую преимущество перед металлическими лезвиями.

Примечание: 2-лопастной VS не вращается, а дергается; 4-лопастной лишь немного более плавный, но сильно проигрывает в KIEV. Для обтекаемости 4-лопастные лопасти обычно распределяются на два этажа — пара лопастей внизу, а над ними еще одна пара, повернутая на 90 градусов по горизонтали. То есть камера сгорания сохраняется, боковые нагрузки на механику ослабевают, но изгибающие нагрузки несколько возрастают, и при ветре более 25 м/с с такой ВСУ на валу, то есть без тросового натяжного подшипника над ротором, у него «ломает башню».

Дарье

Ротор Дарие — следующий; CIEV — до 20%. Еще проще: лезвия из обычной резины без какого-либо профиля. Теория ротора Дарье еще недостаточно разработана. Он явно начинает вращаться из-за разницы в аэродинамическом сопротивлении между горбом и ленточным карманом, а затем становится как бы быстро движущимся, создавая свою собственную циркуляцию.

Крутящий момент мал, и его нет в начальных положениях ротора параллельно и перпендикулярно ветру, поэтому самообмотка возможна только при нечетном количестве лопастей (крыльев?) В любом случае, нагрузка должна быть отключена от генератора на время размотки.

Есть еще две плохие особенности ротора Darjeux. Во-первых, во время вращения вектор тяги лопасти описывает полный оборот относительно своего аэродинамического фокуса, причем не плавно, а рывками. Таким образом, ротор Darier быстро разрушает свою механику даже при спокойном ветре.

Во-вторых, Darje не просто громкий, он кричит и визжит до тех пор, пока не порвется ремень. Это связано с его вибрацией. И чем больше лезвий, тем сильнее рев. Так что, Даржех, если они их делают, пусть делают с двумя лопастями, из дорогих, высокопрочных звукопоглощающих материалов (карбон, майлар), и приспосабливают маленький VS для вращения внутри мачты-дерева.

Ортогонал

В позиции 3 представлен ортогональный вертикальный ротор с профилированными лопастями. Ортогональный, потому что крылья расположены вертикально. Переход от VS к ортогональным показан на рисунке слева.

vetrogenerator_svoimi_rukami_chertezhi-_izgotovlenie-_generator_dlya_vetryaka_7.jpg

Карусельные и ортогональные роторы

Угол лопастей по отношению к касательной к окружности, касательной к аэродинамическим узлам крыльев, может быть положительным (как показано на рисунке) или отрицательным, в зависимости от силы ветра. Иногда лопасти делают вращающимися и надевают их сверху, автоматически поддерживая «альфу», но такие конструкции часто ломаются.

Центральное тело (синее на рисунке) позволяет довести IEW почти до 50 процентов. В трехлопастном ортогональном он должен иметь треугольную форму со слегка выпуклыми сторонами и закругленными углами; при большем количестве лопастей достаточно простого цилиндра. Но теория для ортогональных однозначно утверждает оптимальное количество лезвий: их должно быть ровно 3.

Ортогональный относится к высокоскоростным ветряным турбинам с ОСС, т.е. обязательно требует размотки во время запуска и после периода покоя. Ортогональная схема используется для серийного производства беспилотных ветряных турбин мощностью до 20 кВт.

Геликоид

Геликоидальный ротор, или ротор Горлова (поз. 4), является вариацией ортогональной схемы, обеспечивающей равномерное вращение; прямолинейная ортогональная схема «ломается» лишь немного меньше, чем двухлопастной VS. Изгиб лопастей вдоль геликоида позволяет избежать потери CIEV из-за их кривизны. Хотя изогнутая лопасть не использует часть потока, она скребет часть его в область наибольшей линейной скорости, чтобы компенсировать потери. Спирали используются реже, чем другие ветрогенераторы, поскольку из-за сложности изготовления они дороже аналогов того же качества.

Бочка-загребушка

В 5 поз. — ротор типа BC, окруженный направляющим аппаратом; его схема показана на рисунке справа. Он редко используется в промышленном варианте, так как дорогостоящий отвод земли не компенсирует прирост мощности, а материалоемкость и сложность производства высоки. Но самодельщик, боящийся работы, не мастер, а потребитель, и если потребность не превышает 0,5-1,5 кВт, то «бочковая лопатка» для него — удовольствие:

vetrogenerator_svoimi_rukami_chertezhi-_izgotovlenie-_generator_dlya_vetryaka_8.jpg

Вертикальный ротор с направляющим устройством

  • Этот тип ротора абсолютно безопасен, бесшумен, не подвержен вибрации и может быть установлен в любом месте, даже на детской площадке.
  • Согнуть желоба из оцинкованной стали и сварить трубчатую раму — проще простого.
  • Вращение абсолютно равномерное, механические части могут быть взяты самые дешевые или из металлолома.
  • Ему не страшны ураганы — слишком сильный ветер не может протолкнуть в «бочку», вокруг нее образуется обтекаемый вихревой кокон (с этим эффектом мы еще столкнемся).
  • И самое главное — поскольку площадь поверхности «граблей» в несколько раз больше площади поверхности ротора внутри, то ТЭП может быть суперуниверсальным, а крутящий момент уже на уровне 3 м/с в «бочке» диаметром три метра, такой, что генератору на 1 кВт с предельной нагрузкой, как говорится, лучше не вибрировать.

Видео: ветрогенератор Ленца

Подготовка элементов

Чтобы изготовить лопасти для вертикального ветрогенератора, вам понадобится высококачественный пластик и/или листовой металл. Можно, например, сделать конструкцию лопатки из пластиковых трубок, в этом случае к каждой стороне трубки прикрепляются полукруглые кусочки жести. Он должен иметь высоту до 70 см и радиус вращения. В качестве альтернативы можно изготовить конструкцию отвала из запасных частей.

1c6030efdb32dc837e6a7063c6e019fc-1024x683.jpg

Для ротора необходимы 2 ферритовых диска диаметром 32 см, 6 неодимовых магнитов и клей. Роторная система состоит из двух дисков. Расположение каждого диска следующее: магниты должны быть расположены так, чтобы полярность чередовалась, угол между ними составлял 60 градусов, а диаметр — 16,5 см. Когда магниты расположены правильно, заполняем их клеем.

Для статора сделайте девять катушек с 60 витками медного провода диаметром 0,1 см. Чтобы сделать три фазы, спаяйте катушки вместе в следующем порядке:

  1. Для первой фазы подключите начало катушки 1 к концу катушки 4, а начало катушки 4 к концу катушки 7;
  2. Для второй фазы сделайте то же самое, но начните со 2-й катушки;
  3. Для третьей фазы начните с 3-го витка.

Форма для катушек изготовлена из фанеры и облицована стекловолокном. После размещения фаз заполните их клеем и оставьте на несколько дней для высыхания.

Монтаж конструкции

Когда вы закончите изготовление компонентов, можно приступать к их соединению. Сначала соедините ротор и статор вместе:

  • Сделайте отверстия в верхнем диске ротора для четырех штифтов.
  • Сделайте отверстия в статоре, чтобы прикрепить его к основанию.
  • Установите нижний диск ротора на статор так, чтобы магниты были направлены вверх.
  • Установите статор на нижний ротор и вдавите штифты в алюминиевую пластину.
  • Накройте конструкцию вторым диском ротора (магниты находятся снизу).
  • Поверните штифты, чтобы верхний и нижний диски ротора равномерно сошлись, затем осторожно извлеките штифты и диск.
  • Закрепите генератор с помощью гаек.

Прикрутите готовый генератор к мачте оси. Затем можно прикрепить конструкцию лопастей к генератору. Теперь ваша ветряная турбина готова к установке! Подготовьте армированный фундамент и закрепите конструкцию скобами.

Наконец, подключите сетевой ток в следующем порядке: энергия от генератора поступает на контроллер, затем накапливается в аккумуляторе и преобразуется в переменный ток с помощью инвертора.

Рекомендации

Бытовая ветряная турбина для частного дома вырабатывает постоянное или переменное напряжение в несколько десятков вольт, представляя повышенную опасность для людей. Важно, чтобы провода и провода были хорошо изолированы — дождевая вода является кислой средой и хорошим проводником электричества.

Надевайте защитные очки и перчатки при работе на токарном или шлифовальном станке. Не устанавливайте схему при работающей ветряной турбине.

Энергия ветра непостоянна. Генератор с низкой скоростью вращения с десятком магнитов и катушек — лучшее решение. Чем больше витков, тем толще должен быть обмоточный провод. Слишком тонкое сечение из-за общего сопротивления в несколько десятков Ом снизит полезную мощность генератора в несколько раз. Для серьезных нагрузок — например, от электроплиты или стиральной машины — требуется ток до 10 А при напряжении 220 В.

Конструкция домашнего генератора — если только для выработки тока не используется преобразованный двигатель — должна быть идеально ровной и симметричной. Перед установкой катушек и магнитов необходимо отцентрировать саму катушку. Неважно, будет ли это подержанный компакт-диск или самодельная копия ветряной мельницы, малейший дисбаланс недопустим.

Постарайтесь свести шум к минимуму — лучше всего к нулю. Если ваш узел без смазки на подшипниках упрекают в постоянном скрипе и дребезжании, такая жалоба может привести к юридическим проблемам, особенно в ночное время. Другие причины, по которым о вас сообщают как о владельце ветряной мельницы, незначительны — ветряные мельницы совершенно законны, поскольку владелец не производит электроэнергию в промышленных масштабах, как это происходит в Европе и Америке.

Установка не должна быть слишком высокой — выше, чем столбы, через которые проходят линии электропередач. В каждом городе, дачном поселке или сельском муниципалитете существует ограничение на высоту возводимых строений.

Например, возведение 40-метровой вышки для базовой станции мобильной связи требует получения ряда разрешений и контроля со стороны регулирующих органов. То же самое относится и к ветряным турбинам.

При правильном и чрезвычайно ответственном подходе к решению проблемы электроэнергии с помощью ветряной турбины потребитель будет избавлен от простоев, связанных с отключением электроэнергии. Всегда лучше действовать на опережение — в рамках закона — чем годами ждать обещанного властями.

Итог

Ветряные турбины, хотя и сложны по конструкции и требуют постоянного внимания, незаменимы в отдаленных районах вдали от линий электропередач в качестве альтернативного источника электроэнергии. Совершенно безопасно с экологической точки зрения. Следовательно, мы надеемся, что после прочтения этой статьи и просмотра видеоинструкций вы сможете своими руками сделать ветрогенератор на 220 В, вертикальный или горизонтальный, и обеспечить свой дом альтернативным источником электроэнергии.

Поделиться:
Нет комментариев
×
Рекомендуем посмотреть
Мы используем cookie-файлы для наилучшего представления нашего сайта. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов.
Принять
Политика конфиденциальности
Adblock
detector