В условиях роста цен на электроэнергию и стремления к экологически чистым источникам, ветрогенераторы становятся популярными среди владельцев частных домов и дач. В статье представлен ТОП-20 схем для самостоятельного изготовления ветрогенератора с подробными фотографиями и пошаговыми инструкциями. Вы узнаете о различных типах ветряков, способах подключения к сети 220В и юридических аспектах установки ветрогенераторов. Эта информация поможет сэкономить на электроэнергии и внести вклад в защиту окружающей среды.
Законность установки ветрогенератора
Альтернативные источники энергии интересуют владельцев дач и домов вдали от электросетей. Установка ветрогенератора может стать отличным решением для снижения расходов на электроэнергию.
Ветрогенератор обеспечивает загородный дом электроэнергией и в некоторых случаях является единственным вариантом.
Чтобы избежать лишних затрат, важно выяснить, есть ли факторы, мешающие эксплуатации ветрогенератора.
Для дачи или небольшого коттеджа подойдет малая ветроэнергетическая установка мощностью до 1 кВт. В России такие устройства считаются бытовыми и не требуют сертификатов или разрешений.
Перед установкой ветрогенератора оцените ветроэнергетический потенциал вашей местности. Производство электроэнергии для собственных нужд не облагается налогами, что позволяет получать бесплатную электроэнергию.
Тем не менее, проверьте местные нормативные акты, касающиеся индивидуального энергоснабжения, которые могут создать препятствия для установки.
Ветрогенераторы, удовлетворяющие потребности средних фермерских хозяйств, обычно не вызывают нареканий у соседей. Однако, если работа ветряка создаст неудобства, это может вызвать недовольство. Помните, что ваши права заканчиваются там, где начинаются права других.
При выборе или изготовлении ветрогенератора обратите внимание на следующие характеристики:
- Высота мачты. Учитывайте ограничения по высоте, действующие в вашем регионе, а также расположение участка. Вблизи мостов, аэропортов и тоннелей запрещено строить объекты выше 15 метров.
- Уровень шума. Измерьте уровень шума от редуктора и лопастей с помощью специального прибора, чтобы он не превышал установленные нормы.
- Эфирные помехи. Предусмотрите защиту от возможных телепомех, которые может вызвать ваше устройство.
- Претензии экологических служб. Эти организации могут ограничить эксплуатацию установки, если она мешает миграции птиц, хотя это маловероятно.
При самостоятельной установке учитывайте эти аспекты, а при покупке готового изделия обращайте внимание на характеристики в паспорте. Лучше заранее позаботиться о безопасности, чем потом сожалеть.
Читайте также:
Создание ветрогенератора своими руками становится все более популярным среди энтузиастов и сторонников устойчивого развития. Эксперты отмечают, что наличие доступных схем и пошаговых инструкций значительно упрощает процесс. В частности, в интернете можно найти множество ресурсов с фото и подробными описаниями, что позволяет даже новичкам успешно справляться с задачей.
По мнению специалистов, ключевыми аспектами при выборе схемы являются мощность генератора, используемые материалы и условия эксплуатации. Некоторые эксперты рекомендуют начинать с простых моделей, чтобы понять принципы работы и конструкции. Важно также учитывать местные климатические условия, которые могут влиять на эффективность ветрогенератора.
Среди лучших схем выделяются конструкции с вертикальной и горизонтальной осью вращения, каждая из которых имеет свои преимущества. В целом, создание ветрогенератора своими руками не только позволяет сэкономить на электроэнергии, но и способствует развитию навыков в области инженерии и экологии.
Плюсы и минусы ветряной электростанции
Для начала вам необходимо определить, какой источник энергии будет у ветрогенератора.
Это должно быть:
- Основной источник электроэнергии. В этом случае все потребители подключаются к установленному устройству, а их электроснабжение полностью зависит от работы ветрогенератора.
- Дополнительный источник.
В этом случае есть два варианта:
- Когда потребители получают электроэнергию от традиционных электрических сетей, часть мощности подключается к ветряной электростанции или работает какое-то время. При таком использовании происходит снижение затрат на оплату счетов за электроэнергию, потребляемую энергоснабжающими организациями;
- При использовании других альтернативных источников электроэнергии (солнечные батареи, водяные турбины и т.д.) ветряные турбины являются частью энергосистемы.
- Изучите преимущества и недостатки ветряных генераторов, а именно:
К преимуществам использования таких устройств можно отнести:
- Энергия ветра – неиссякаемый и возобновляемый источник энергии;
- Экономика растений. После первоначальных затрат на покупку и установку отпадает необходимость оплачивать потребленную электроэнергию в будущем;
- Энергия ветра – экологически чистый источник энергии;
- Простая конструкция агрегатов позволяет самостоятельно устанавливать и проводить техническое обслуживание в будущем.
К недостаткам использования можно отнести:
- Зависимость работы завода от погодных условий и наличия ветра в районе расположения агрегатов;
- Создание шумов и различных помех (радио, связь, телевидение) в процессе установки;
- Изъятие земли, на которой установлены генераторы, в активное пользование.
- Изучить ветровой потенциал региона, где планируется строительство ветрогенератора.
Для этого вы можете обратиться в метеослужбу региона или воспользоваться информацией в Интернете. - Выберите тип, марку и производителя оборудования.
При выборе устройств основными критериями будут:
- КПД завода;
- Стоимость комплекта оборудования.
Когда были произведены необходимые расчеты, выбран вариант мощности, изучен ветровый потенциал и ассортимент предлагаемого оборудования, каждый в отдельности сделал вывод, выгодно ли использовать ветряную турбину или нет.
| № | Тип ветрогенератора | Описание/Фото (ссылка на фото, если доступно) | Преимущества/Недостатки |
|---|---|---|---|
| 1 | Вертикально-осевой (Savonius) | [Ссылка на фото] | Низкая скорость вращения, простая конструкция / Низкий КПД |
| 2 | Вертикально-осевой (Darrieus) | [Ссылка на фото] | Высокий КПД при высоких скоростях ветра / Сложная конструкция, требует стартового импульса |
| 3 | Горизонтально-осевой (с тремя лопастями) | [Ссылка на фото] | Высокий КПД, распространенный тип / Сложная конструкция, чувствителен к порывам ветра |
| 4 | Горизонтально-осевой (с двумя лопастями) | [Ссылка на фото] | Проще в изготовлении, чем трехлопастный / Менее эффективный, чем трехлопастный |
| 5 | Гибридный (комбинация Savonius и Darrieus) | [Ссылка на фото] | Компромисс между простотой и КПД / Сложность конструкции |
| 6 | Магнитный генератор (с вертикальной осью) | [Ссылка на фото] | Без щеток, низкий износ / Низкий КПД |
| 7 | Магнитный генератор (с горизонтальной осью) | [Ссылка на фото] | Без щеток, низкий износ / Низкий КПД, сложная конструкция |
| 8 | Генератор на основе автомобильного генератора | [Ссылка на фото] | Использование доступных компонентов / Низкий КПД, необходимость модификации |
| 9 | Генератор на основе велосипедной динамо-машины | [Ссылка на фото] | Простая конструкция, дешевые компоненты / Очень низкий КПД |
| 10 | Генератор на основе постоянных магнитов и катушек | [Ссылка на фото] | Возможность самостоятельного изготовления / Сложность расчета параметров, низкий КПД без оптимизации |
| 11 | Ветрогенератор с использованием зубчатых колес | [Ссылка на фото] | Увеличение крутящего момента / Потери на трение |
| 12 | Ветрогенератор с редуктором | [Ссылка на фото] | Увеличение крутящего момента / Потери на трение |
| 13 | Ветрогенератор с автоматическим регулированием скорости | [Ссылка на фото] | Защита от перегрузки / Усложнение конструкции |
| 14 | Ветрогенератор с системой ориентации по ветру | [Ссылка на фото] | Повышение эффективности / Усложнение конструкции |
| 15 | Мини-ветрогенератор для зарядки гаджетов | [Ссылка на фото] | Портативность, простота / Очень низкая мощность |
| 16 | Ветрогенератор из подручных материалов | [Ссылка на фото] | Дешевизна / Низкий КПД, ненадежность |
| 17 | Ветрогенератор с использованием пластиковых бутылок | [Ссылка на фото] | Дешевизна, доступность материалов / Очень низкий КПД |
| 18 | Ветрогенератор с использованием CD-дисков | [Ссылка на фото] | Дешевизна, доступность материалов / Очень низкий КПД |
| 19 | Ветрогенератор с использованием старых вентиляторов | [Ссылка на фото] | Использование доступных компонентов / Низкий КПД, необходимость модификации |
| 20 | Ветрогенератор с использованием старых электродвигателей | [Ссылка на фото] | Использование доступных компонентов / Низкий КПД, необходимость модификации |
Интересные факты
Вот несколько интересных фактов о ветрогенераторах, которые могут быть полезны для темы «Ветрогенератор своими руками»:
-
Эффективность малых ветрогенераторов: Многие DIY-владельцы ветрогенераторов создают устройства мощностью от 100 Вт до 1 кВт. Эти малые ветрогенераторы могут обеспечить электроэнергией небольшие дома или дачи, особенно в ветреных регионах. Правильный выбор места установки и высоты мачты может значительно увеличить эффективность генератора.
-
Использование вторичных материалов: Многие схемы ветрогенераторов предполагают использование вторичных материалов, таких как старые автомобильные генераторы, пластиковые бутылки или даже старые велосипеды. Это не только снижает затраты на строительство, но и способствует экологии, уменьшая количество отходов.
-
Генерация энергии в разных условиях: Ветрогенераторы могут работать в различных климатических условиях. Некоторые схемы адаптированы для работы в условиях низких ветров, в то время как другие предназначены для более сильных потоков. Это позволяет каждому желающему выбрать подходящую конструкцию в зависимости от местных погодных условий.
Эти факты могут помочь вдохновить людей на создание своих собственных ветрогенераторов и углубить их понимание этой темы.
Принцип работы ветряной установки
Ветрогенератор, или ветроэлектрическая установка (ВЭУ), преобразует кинетическую энергию ветра в механическую, которая вращает ротор и затем преобразуется в электрическую энергию.
Подробности о принципе работы и конструкции ветряка можно найти в рекомендуемой статье.
Ветрогенератор включает:
- лопасти-пропеллеры,
- вращающийся ротор,
- ось и генератор,
- инвертор для преобразования переменного тока в постоянный,
- аккумулятор.
Принцип работы ветряных установок прост. Ротор генерирует трехфазный переменный ток, который проходит через контроллер и заряжает аккумулятор. Инвертор затем преобразует этот ток для питания освещения, радиоприемников, телевизоров, микроволновых печей и других устройств.
Устройство ветрогенератора с горизонтальной осью вращения помогает понять, как кинетическая энергия преобразуется в механическую и затем в электрическую.
Принцип работы ветрогенератора любого типа заключается в следующем: во время вращения на лопасти действуют три силы: тормозящая, импульсная и подъемная.
Эта схема работы показывает, что часть энергии аккумулируется, а другая используется. Импульсная и подъемная силы преодолевают тормозящую и приводят в движение маховик. На неподвижной части генератора ротор создает магнитное поле, что позволяет электрическому току двигаться по проводам.
-
Читайте также:
Классификация видов генераторов энергии
Существует несколько признаком, по которым классифицируют ветроэлектрические установки. Как подобрать оптимальный вариант устройства для загородной собственности подробно рассказано в одной из самых популярных статей на нашем сайте.
Итак, ветряки различаются по:
- числу лопастей в пропеллере;
- материалам изготовления лопастей;
- расположению оси вращения относительно поверхности земли;
- шаговому признаку винта.
Встречаются модели с одной, двумя, тремя лопастями и многолопастные.
Изделия с большим числом лопастей начинают своё вращение даже при небольшом ветре. Обычно их используют в таких работах, когда сам процесс вращения важнее получения электроэнергии. Например, для извлечения воды из глубоких скважинных стволов.
Оказывается лопасти ветрогенератора можно делать не только из твердых материалов, но и из доступной по цене ткани
Лопасти могут быть парусными или жесткими. Парусные изделия намного дешевле жестких, на изготовление которых идёт металл или стеклопластик. Но их приходится очень часто ремонтировать: они непрочные.
Что касается расположения оси вращения относительно земной поверхности, различают вертикальные ветряки и горизонтальные модели. И в этом случае каждая разновидность имеет свои преимущества: вертикальные более чутко реагируют на каждое дуновение ветра, зато горизонтальные мощнее.
Ветрогенераторы разделяются по шаговым признакам на модели с фиксированным и изменяемым шагом. Изменяемый шаг позволяет существенно увеличивать скорость вращения, но такая установка отличается сложной и массивной конструкцией. ВЭУ с фиксированным шагом проще и надёжнее.
-
Читайте также:
Ветряки для дома своими руками: обзор конструкций
Как вы поняли, первой частью, улавливающей энергию ветра, является ветряное колесо. Оно необходимо в любой схеме ветряка для частного дома.
Его можно изготовить:
- с вертикальной осью вращения;
- с горизонтальной.
Вертикальный ветрогенератор
На фото представлена простая конструкция, созданная из стальной бочки. Такой вертикальный ветрогенератор, сделанный своими руками и установленный в окружении зданий и растительности, не сможет развить достаточные обороты для генерации электроэнергии, необходимой для частного дома. Он сможет выполнять лишь отдельные задачи для маломощного оборудования. Низкая скорость вращения ротора потребует использования повышающего редуктора, что приведет к дополнительным потерям энергии.
Подобные конструкции были популярны в начале XX века на пароходах, где водяное колесо обеспечивало движение судна. Сегодня такие устройства стали раритетом и утратили актуальность. В авиации они не прижились и не рассматривались.
Ротор Онипко
Среди медленноходных конструкций ветряных колес в интернете активно распространяется ротор Онипко, который демонстрирует вращение даже при слабом ветре. Однако у меня есть сомнения относительно этой разработки, хотя повторить ее несложно. Я не нашел восторженных отзывов от покупателей и научных расчетов, подтверждающих ее экономическую целесообразность. Если кто-то сможет меня переубедить, буду признателен.
Горизонтальный ветрогенератор
В самолетах начали использовать винт, который прогоняет поток воздуха вдоль корпуса. Его форму и конструкцию выбирают для использования реактивной силы вместе с активным давлением. По этому принципу функционирует любой горизонтальный ветрогенератор, который изготавливают как промышленным способом, так и самостоятельно. Пример самодельной конструкции можно увидеть на фото.
С точки зрения использования энергии ветра, это более эффективная конструкция, хотя для бытовых нужд по обеспечению электроэнергией она остается маломощной. Небольшой электродвигатель, вращающий ветряк, даже при оптимальных условиях способен вырабатывать лишь небольшую мощность, достаточную для подключения слабой светодиодной лампочки.
Подумайте, стоит ли собирать такой флюгер с подсветкой. С другими задачами подобная конструкция не справится, хотя можно использовать ее для отпугивания кротов, так как они не переносят шум вращающихся металлических частей.
Чтобы полноценно использовать электроэнергию от ветра, рабочее колесо ветрогенератора должно иметь размеры, соответствующие потребляемой мощности. Рассчитывайте на диаметр около пяти метров. При его создании вы столкнетесь с техническими трудностями: необходимо точно выдержать балансировку крупных деталей. Центр масс должен находиться в средней точке оси вращения, чтобы минимизировать биения подшипников и раскачивание конструкции, установленной на высоте. Однако добиться такой балансировки не просто.
На что обратить внимание при выборе конструкции ветряка
Вопрос обсудим на основе научных фактов и уже допущенных ошибок многими владельцами частных домов.
Среднегодовое значение ветра для любой местности России или другой страны можно узнать на карте ветров. Эти данные имеются в широком доступе.
Если рассмотреть всю территорию, то мест для благоприятного пользования ветряной энергией со скоростью от 5 м/сек и выше у нас не так уж много, как в Европе.
Я объясняю эту ситуацию тем, что теплый воздух Гольфстрима, поднимаясь от нагретой воды, сразу устремляется в холодные районы. Чем выше перепад температур, тем больше его скорость.
Пройдя несколько тысяч километров над Европой, его сила слабеет. Наибольший перепад температур весной и осенью вызывает бури и ураганы.
Нам важно понимать, как определить скорость ветра правильно в своей местности.
Возьмем величину 5 м/сек за основу, и рассчитаем мощность ветрового потока для наиболее распространенного горизонтально расположенного осевого генератора.
Учтем, что его лопасти охватывают площадь круга S (м кв.) с диаметром D (м). Через нее проходит ветер со скоростью V (м/сек).
Ветровая энергия Рв рассчитывается по формуле:
ρ — это плотность воздушной массы (кг/м куб.)
Если взять усредненные значения, например, площадь 3 м кв и плотность
воздуха 1,25 кг/м3, то ветер, дующий со скоростью 5 м/сек, способен создать мощность чуть меньше, чем 2 киловатта.
Теперь наша задача — определить, какая ее часть сможет преобразоваться в полезную электрическую энергию. Грубо ее можно оценить по процентному соотношению в 30÷40%. Конструкция и технологические характеристики ветряного колеса просто не позволят эффективно взять больше.
Более точное определение находят формулой, учитывающей:
- коэффициент ε, определяющий долю использования ветряной энергии конструкцией ветряка. Максимальная величина, создаваемая быстроходными конструкциями, составляет 40-50%;
- КПД редуктора —∙максимум порядка 90%;
- КПД генератора ≈85%.
Величины всех этих коэффициентов у разных моделей генераторов ветряков сильно отличаются между собой. Я привел значения для промышленных изделий. У самодельщиков они будут значительно ниже.
Если подставить все эти цифры, то даже для заводской конструкции ветрогенератора, сделанной по точным чертежам и на промышленных станках, мы сможем при скорости 5 м/сек и описываемой площадью лопастями винта 3 метра квадратных получить меньше 700 ватт электрической энергии.
Какую ее часть сможет взять самодельный ветряк, остается только догадываться.
Мировые производители ветрогенераторов указывают, что для того, чтобы вырабатывать 3 кВт электроэнергии, а это оптимальная величина для частного дома, необходимо:
- снимать с ветряного колеса порядка 5,1 кВТ;
- иметь диаметр ротора 4,5 метра;
- располагать ветряк на высоте от 12 метров;
- использовать ветер со скоростью 10 м/сек.
Колесо должно начинать вращать генератор уже на 2 м/сек. Только в этом случае можно говорить об окупаемости всей конструкции и эффективном использовании мощности ветра.
Если же скорость снизится, хотя бы до 7 м/сек, то энергия ветрогенератора упадет на 50%. А теперь еще раз внимательно посмотрите на карту ветров России…
Однако не все так плохо. Теоретические расчеты можно проверить на практике. Для нашего случая продажа предлагает многочисленные конструкции измерительных приборов — анемометры.
Стоят они не дорого, имеют дополнительные функции измерения температуры, указания текущего времени. Их можно заказать в Китае.
Такой анемометр позволяет реально оценить силу ветра на вашей местности, чтобы проанализировать варианты эксплуатации будущей ветроэлектростанции (ВЭС). А их минимум 2:
- частичное удовлетворение потребностей в электроэнергии;
- полный переход на альтернативную энергетику.
Общий принцип работы
Основным элементом ветрогенератора являются лопасти, которые приводятся в движение ветром. В зависимости от ориентации оси вращения, ветрогенераторы делятся на горизонтальные и вертикальные:
- Горизонтальные ветрогенераторы — наиболее популярные. Их лопасти напоминают пропеллеры: наклонные пластины преобразуют давление ветра в вращательное движение. Эти ветрогенераторы требуют поворота в соответствии с направлением ветра для достижения максимальной эффективности, когда ветер дует перпендикулярно к плоскости вращения.
- Вертикальные ветрогенераторы имеют лопасти с выпукло-вогнутой формой. Обтекаемость выпуклой стороны выше, что позволяет им вращаться в одном направлении независимо от направления ветра, исключая необходимость поворотного механизма. Однако только часть лопастей в любой момент выполняет полезную работу, в то время как остальные противодействуют вращению, что снижает КПД вертикальных ветряков: для трехлопастного горизонтального ветрогенератора он может достигать 45%, тогда как у вертикального не превысит 25%.
Средняя скорость ветров в России невысока, поэтому даже крупный ветрогенератор будет вращаться медленно. Для обеспечения достаточной мощности он должен быть соединен с генератором через повышающий редуктор — ременной или шестеренчатый. В горизонтальном ветряке блок лопастей, редуктора и генератора устанавливается на поворотной головке, позволяя им следовать за направлением ветра. Необходим ограничитель для поворотной головки, чтобы избежать полного оборота и повреждения проводки от генератора. Для поворота ветрогенератор дополнительно оснащается флюгером, направленным вдоль оси вращения.
Наиболее распространенным материалом для лопастей являются ПВХ-трубы большого диаметра, разрезанные вдоль. К их краям приклепываются металлические пластины, приваренные к ступице лопастного узла. Чертежи таких лопастей легко найти в Интернете.
Расчет лопастного ветрогенератора
Так как мы уже выяснили, что горизонтальный ветрогенератор значительно эффективнее, рассмотрим расчет именно его конструкции.
Энергия ветра может быть определена по формуле
P=0.6*S*V³, где S — это площадь круга, описываемого концами лопастей винта (площадь ометания), выраженная в квадратных метрах, а V — расчетная скорость ветра в метрах в секунду. Также нужно учитывать КПД самого ветряка, который для трехлопастной горизонтальной схемы составит в среднем 40%, а также КПД генераторной установки, составляющий на пике токоскоростной характеристики 80% для генератора с возбуждением от постоянных магнитов и 60% — для генератора с обмоткой возбуждения. Еще в среднем 20% мощности израсходует повышающий редуктор (мультипликатор). Таким образом, окончательный расчет радиуса ветряка (то есть длины его лопасти) для заданной мощности генератора на постоянных магнитах выглядит так:
R=√(P/(0.483*V³))
Пример: Примем требуемую мощность ветроэлектростанции в 500 Вт, а среднюю скорость ветра — в 2 м/с. Тогда по нашей формуле нам придется использовать лопасти длиной не менее 11 метров. Как видите, даже такая небольшая мощность потребует создания ветрогенератора колоссальных габаритов. Для более-менее рациональных в условиях изготовления своими руками конструкций с длиной лопасти не более полутора метров ветрогенератор сможет выдавать всего лишь 80-90 ватт мощности даже на сильном ветру.
Недостаточно мощности? На самом деле все несколько иначе, так как на самом деле нагрузку ветрогенератора питают аккумуляторы, ветряк же только заряжает их в меру своих возможностей. Следовательно, мощность ветроустановки определяет периодичность, с которой она сможет осуществлять подачу энергии.
В Интернете часто можно найти статьи под броскими заголовками наподобие «Ветрогенератор для отопления дома». На самом же деле, как вы уже могли понять из приведенных расчетов, постоянно поддерживать потребляющее несколько киловатт-часов электрическое отопление сможет разве что сеть из не одного десятка самодельных установок.
Особенности конструкции ветрогенератора
Ветряная электростанция состоит из следующих элементов:
- Ротор с лопастями (в зависимости от модели, ветрогенераторы могут быть двухлопастными, трехлопастными или многолопастными).
- Регулятор – устройство для управления скоростью вращения между ротором и генератором.
- Защитный кожух – защищает компоненты ветряной электростанции от внешних факторов.
- «Хвост» ветряной турбины – обеспечивает ориентацию конструкции по направлению ветра.
- Аккумуляторная батарея – накапливает электрическую энергию, что важно для сохранения энергии в условиях переменчивой погоды.
- Инверторная установка – преобразует постоянный ток в переменный для работы бытовых приборов.
Элементы конструкции самодельных ветрогенераторов
Устройство ветрогенератора одинаковое, вне зависимости от выбранной схемы.
- Пропеллер, который может быть установлен как непосредственно на вал генератора, так и с помощью ременной (цепной, шестеренной передачи).
- Собственно генератор. Это может быть готовое устройство (например, с автомобиля), либо обычный электродвигатель, который при вращении вырабатывает электроток.
- Инвертор, регулятор напряжения, стабилизатор — в зависимости от выбранного напряжения.
- Буферный элемент — аккумуляторные батареи, обеспечивающие непрерывность генерации, вне зависимости от наличия ветра.
- Установочная конструкция: мачта, кронштейн для монтажа на крыше.
Выбираем генератор для самодельного ветряка
В статье рассмотрим типы генераторов для создания ветряной электростанции.
Самодельный генератор
Из сказанного выше ясно, что самодельщикам лучше браться или за вертикалки, или за парусники. Но те и другие очень медленные, а передача на быстроходный генератор – лишняя работа, лишние затраты и потери. Можно ли сделать эффективный тихоходный электрогенератор самому?
Да, можно, на магнитах из ниобиевого сплава, т. наз. супермагнитах. Процесс изготовления основных деталей показан на рис. Катушки – каждая из 55 витков медного 1 мм провода в термостойкой высокопрочной эмалевой изоляции, ПЭММ, ПЭТВ и т.п. Высота обмоток – 9 мм.
Детали самодельного генератора на супермагнитах
Обратите внимание на пазы под шпонки в половинах ротора. Они должны быть расположены так, чтобы магниты (они приклеиваются к магнитопроводу эпоксидкой или акрилом) после сборки сошлись разноименными полюсами. «Блины» (магнитопроводы) должны быть изготовлены из магнитомягкого ферромагнетика; подойдет обычная конструкционная сталь. Толщина «блинов» – не менее 6 мм.
Вообще-то лучше купить магниты с осевым отверстием и притянуть их винтами; супермагниты притягиваются со страшной силой. По этой же причине на вал между «блинами» надевается цилиндрическая проставка высотой 12 мм.
Обмотки, составляющие секции статора, соединяются по схемам, также приведенным на рис. Спаянные концы не должны быть натянуты, но должны образовывать петли, иначе эпоксидка, которой будет залит статор, застывая, может порвать провода.
Заливают статор в изложнице до толщины 10 мм. Центрировать и балансировать не нужно, статор не вращается. Зазор между ротором и статором – по 1 мм с каждой стороны. Статор в корпусе генератора нужно надежно зафиксировать не только от смещения по оси, но и от проворачивания; сильное магнитное поле при токе в нагрузке будет тянуть его за собой.
От автомобиля
- Преимущества: доступная цена, легкость в поиске, поставляется готовым к использованию.
- Недостатки: для эффективной работы нужна высокая скорость вращения, что требует установки дополнительных шкивов. Низкая производительность.
Стоимость зависит от модели и производителя автомобиля.
Постоянного тока
- Достоинства: простая и понятная конструкция, уже собранный и готов к использованию, достаточно хорошо работает на низких оборотах.
- Недостатки: очень сложно найти генераторы нужной мощности, ведь маленькие агрегаты не выдают нужную мощность, очень похотливый.
Цена: начинается от 7 тысяч рублей.
Переменного тока, асинхронный
- Преимущества: доступная цена, простота поиска и покупки, легкость модификации под ветряную установку, высокая эффективность при низких оборотах.
- Недостатки: ограниченная максимальная мощность из-за внутреннего сопротивления, недостаточная выработка электроэнергии при высоких оборотах лопастей, необходимость обработки на токарном станке для установки на ветряк.
Стоимость: от одной тысячи рублей.
Низкооборотный
- Достоинства: Простой в использовании, не требует больших затрат, хорошо работает на низких оборотах.
- Недостатки: Не будет работать на высоких оборотах, слабая мощность.
Цена: Около 10 тысяч рублей.
С постоянными магнитами
- Преимущества: высокая эффективность, значительная мощность, прочная и надежная конструкция.
- Недостатки: сложность самостоятельного выполнения, требуется обработка на токарном станке.
Стоимость: конструкция мощностью 500 Вт стоит около 14–15 тысяч рублей.
Материалы для лопастей генератора
В домашних условиях изготовить лопасти можно из следующих материалов:
- Стеклоткань.
- Пластик.
- Древесина.
- Металлы с небольшим весом.
Лопасти из старых ПВХ-труб являются универсальным материалом, отличающимися прочностью и долговечностью. Они доступны по цене и легки в строительстве. Для оптимального устройства достаточно расчертить на трубах выбранную форму, а затем вырезать по чертежу каждую лопасть.
Алюминиевые лопасти для ротора отличаются легким весом, но достаточной прочностью. Данный материал считается традиционным для изготовления ветряных генераторов. Особым плюсом является максимально возможный срок эксплуатации изделия из алюминия.
Оба представленных материала используются для создания жестких лопастей ротора. Для изготовления парусных лопастей применяется современное стекловолокно.
Начинающим мастерам работа с материалом может показаться достаточно сложной, но эффективность работы генератора быстро окупит все трудности и вложения средств.
Пропеллер
Можно создать ветрогенератор из различных материалов, включая пластиковые бутылки. Однако гибкие лопасти снижают эффективность устройства.
Для этого нужно вырезать отверстия в бутылках для забора ветра.
Хорошим вариантом является использование кулера для создания бытового ветряка. Это обеспечит качественные лопасти и сбалансированный электродвигатель.
Также можно использовать охладители от компьютерных блоков питания, но мощность такого генератора будет низкой — он сможет лишь зажечь светодиодную лампу или зарядить мобильный телефон.
Тем не менее, такая система работоспособна.
Лопасти можно изготовить из алюминиевых листов. Этот материал доступен, легко формуется и обеспечивает легкий пропеллер.
Для роторного пропеллера вертикального генератора можно использовать жестяные банки, разрезанные вдоль. Для более мощных систем подойдут половинки стальных бочек объемом до 200 литров.
Важно уделить внимание надежности конструкции, обеспечив прочный каркас и использование вала на подшипниках.
Конструкция мачты
Изготовление этого элемента не требует познаний в электронике, но от его прочности зависит жизнеспособность всего ветрогенератора.
Например, мачта высотой 10–15 метров требует грамотно рассчитанных растяжек и противовесов. Иначе сильный порыв ветра может завалить конструкцию.
Если мощность генератора не превышает 1 кВт, вес конструкции не такой большой, и вопросы прочности мачты отходят на второй план.
Инструкция, как сделать ветрогенератор своими руками
- Выберите модель генератора.
- Скачайте схемы и чертежи.
- Разделите металлическую ёмкость на четыре части (или другое количество в зависимости от лопастей модели). Для самодельного ветрогенератора часто используют барабан от стиральной машины.
- Для разметки используйте строительный карандаш или маркер и рулетку.
- Располагайте лопасти на равных расстояниях для оптимального вращения ротора.
- Вырезайте металлические лопасти с помощью болгарки или ножниц по металлу, в зависимости от материала (оцинкованная сталь, жесть или алюминий).
- Не прорезайте лопасти до конца, оставляя место для креплений.
- На днище ёмкости и шкиве сделайте отверстия одинакового диаметра на равных расстояниях. Точное размещение отверстий влияет на качество вращения ротора.
- Отгибайте лопасти перпендикулярно окружности ёмкости, правильно рассчитывая угол наклона для максимального воздействия воздушных потоков.
Установите подготовленную ёмкость с лопастями на шкив. Монтируйте ротор на мачте с помощью гаек и хомутов. Соберите электрическую цепь по подготовленной схеме для эффективной работы ветрогенератора.
Делаем ветрогенератор своими руками — пошаговая схема
Во-первых, мастеру придется решить сделать ли горизонтальный или вертикальный ветрогенератор своими руками. Оптимальным будет изготовление второго, поскольку это проще в домашней обстановке. На ось вращения здесь не влияет факт поддува с конкретной стороны. К тому же механизмы для периодического техобслуживания располагаются в нижней части и нет потребности подниматься наверх.
В качестве генератора для ветряка хорошо подходит асинхронный двигатель. Переделка будет вполне доступной.
Схема для ветрогенератора своими руками. Действия поэтапно:
- Проточить ротор под магниты.
- Наклеить их к ротору и залить «эпоксидкой» для закрепления.
- Перемотать статор толстым проводом для сокращения напряжения и поднятия токовой силы.
- Собранный генератор искусственно прокрутить и для проверки подключить какие-нибудь приборы.
- Лопасти сделать из пластиковых труб 16-тисантиметровым диаметром.
- Сварить стойку с поворотной осью. Конструкция делается по схеме ветряка с отводом головки от ветра посредством складывания хвоста (генератор смещается от осевого центра).
- Собрать контроллер, через который подключиться к аккумулятору.
В качестве донора использовать трехфазный асинхронный двигатель. Главный принцип это получение напряжения через преобразование кинетического момента в электрический ток. Лучше пользоваться четкими чертежами на бумаге для достижения хорошего результата работы.
Изготовление и монтаж ветряка своими руками
Создание ветрогенератора для частного дома своими руками — задача непростая. Каждая часть конструкции выполняет свою роль. Ветряная турбина преобразует кинетическую энергию вращения в электрическую. Если система обеспечивает стабильное электроснабжение, ее следует подключить к аккумуляторам.
Хотя аккумуляторы не предназначены для хранения энергии, они способствуют стабильной работе системы. Важен инвертор, который преобразует энергию в напряжение 220 В. Также нужен небольшой флюгер с поворотным механизмом. Пропеллер устанавливается на валу, так как на высоте лучше улавливаются воздушные потоки. Опора должна быть прочной и выдерживать нагрузки от ветра.
Как подключить катушки статора
Необходимо приобрести неодимовый генератор для извлечения энергии ветра. Пропеллер может быть парусным или винтовым. Для установки конструкции на опору создайте бетонное основание, которое надежно удержит ее. С помощью распорок зафиксируйте конструкцию в вертикальном положении.
Регулярное техническое обслуживание и своевременная замена изношенных компонентов помогут вашему ветрогенератору служить долго.
Ветрогенератор с трехлопастным горизонтальным ротором.
Ротор Дарье своими руками
Для работы понадобятся:
- генератор;
- лопасти;
- болты для крепления;
- шкурка для обработки;
- металлические опоры;
- мачта или иная деталь, подходящая на роль оси вращения;
- инструменты (сверло, молоток и т.п.).
Лопасти можно приобрести в магазине или сделать из подручных материалов. Например, подойдут обрезки труб из поливинилхлорида.
Сначала выполняется чертеж. Затем подготавливается каждая деталь — лопасти нужно ошкурить, в опорах просверлить отверстия для крепежа. Проводится соединение опор с аэродинамическими крыльями.
На заранее приготовленное основание устанавливается ось. Основанием может служить бетонная заливка, металлическая конструкция. К оси крепятся лопасти.
Для подключения генератора необходимо владеть базовыми познаниями в электротехнике. В противном случае лучше доверить это дело профессионалу. После подключения генератора проводятся предварительные испытания. Устраняются неполадки и недостатки (если они обнаружены). Самодельный ротор будет служить дополнительным источником энергии.
Монтаж несущей конструкции и лопастей
При строительстве вертикального ветряка для домашнего использования важно уделить внимание основанию конструкции. Ветряк должен быть установлен на достаточной высоте, что потребует финансовых вложений, но сэкономленная энергия со временем компенсирует эти расходы. Чем выше конструкция, тем сильнее ветер, поэтому для крупных и тяжелых устройств нужен надежный фундамент.
Установка требует качественного укрепления и прочного основания.
Лопасти устройства необходимо устанавливать под определенным углом, как для вертикальных, так и для горизонтальных моделей.
Расположение лопастей у горизонтального устройства
Чертеж направления лопастей вертикального устройства
Лопасти небольшого устройства, изготовленные из пластика, сделаны своими руками.
Подключение генератора
Для генератора был собран диодный мост, который был упакован в корпус, а на корпусе были смонтированы два прибора это вольтметр и амперметр. Так-же знакомый электронщик спаял простенький контроллер для него. Принцип контроллера прост, при полном заряде аккумуляторов контроллер подключает дополнительную нагрузку, которая съедает все излишки энергии чтобы аккумуляторы не перезарядились.
Первый контроллер спаянный знакомым не совсем устраивал, по этому был спаян более надежный программный контроллер.
Молниезащита ветрогенератора
Работающая крыльчатка взаимодействует с воздухом, накапливая статическое электричество, как и фюзеляж самолета в полете. Авиаконструкторы находят эффективные решения этой проблемы.
Промышленные ветряные установки оснащены надежной защитой от молний, которые могут возникнуть во время грозы.
Многие владельцы частных домов не учитывают эту проблему, что является ошибкой. В лучшем случае у них есть устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) в вводном электрощите, но этого недостаточно.
Установив над крышей металлическую конструкцию, генерирующую электрическое напряжение, они фактически создают молниеприемник, который притягивает атмосферные разряды.
Если не обеспечить надежный путь для отвода разрядов к земле, владельцы рискуют столкнуться с опасностью.
Распространенные ошибки при монтаже ветрогенератора
Сборка ветрогенератора в бытовых условиях собственными руками – дело, конечно же, не безошибочное. Даже в конструкциях промышленных ветряков инженерами допускаются ошибки. Но на ошибках учатся, о чём подтверждают вполне состоявшиеся бытовые конструкции.
Итак, среди ошибок при устройстве бытовых ветряных генераторов часто фигурирует такая деталь, как отсутствие в конструкции генератора модуля торможения. Стандартное исполнение таких приборов (автомобильных или тракторных) такой детали не предусматривает. Значит, генератор необходимо дорабатывать.
Однако не каждому «конструктору» хочется заниматься этим тонким делом. Многие игнорируют эту деталь, надеясь на «авось». Как результат – при сильном ветре винт раскручивается до неимоверно высоких скоростей. Подшипники генератора не выдерживают, разбивают посадочные места алюминиевых крышек. Происходит клин ротора.
Разрушенный ветрогенератор по причине недоработок в конструкции. Ошибки конструирования и монтажа подобных конструкций приводят к тяжёлым последствиям
К этой же теме относится недоработка, связанная с отсутствием ограничителя поворота флюгера. Нередко этот компонент попросту забывают установить и вспоминают только тогда, когда потоки ветра начинают раскручивать «петушка» вокруг своей оси, как юлу в передаче «Что? Где? Когда?». Результат плачевный.
Минимум ущерба – перекручивание и обрыв электрического кабеля, а в тяжёлых случаях – разнос всей конструкции.
Другая примечательная ошибка сборки – неправильный расчёт точки центра тяжести на основании флюгера. В этом случае устройство какое-то время может функционировать нормально. Но со временем образуется перекос на подшипниковом узле, свобода вращения ограничивается, эффективность конструкции по отдаче энергии резко снижается.
Нередко током, полученным от генератора, пытаются напрямую питать аккумуляторную батарею. Совсем скоро начинают удивляться – почему аккумулятор не держит заряд или обнаруживают пробой 2-3 банок.
Это банальная и естественная ошибка, так как в любом случае заряд АКБ должен проходить в условиях определённых токов и напряжений. Здесь нужен контроль этого процесса.
Обслуживание и уход за ветрогенератором
– это важные аспекты, которые напрямую влияют на его эффективность и долговечность. Правильный уход позволит не только продлить срок службы устройства, но и обеспечить его стабильную работу в течение многих лет. Рассмотрим основные моменты, на которые следует обратить внимание.
Регулярный осмотр
Первым шагом в обслуживании ветрогенератора является регулярный визуальный осмотр. Рекомендуется проверять устройство не реже одного раза в месяц. Важно обращать внимание на следующие элементы:
- Лопасти: Проверьте наличие трещин, сколов или других повреждений. Лопасти должны быть чистыми и свободными от мусора.
- Механизм поворота: Убедитесь, что механизм, отвечающий за ориентацию ветрогенератора по ветру, работает исправно.
- Крепления: Проверьте все крепления и соединения на наличие коррозии или ослабления.
Чистка
Чистка ветрогенератора – это еще один важный аспект его обслуживания. На лопастях может скапливаться грязь, пыль и другие загрязнения, которые могут снизить эффективность работы устройства. Рекомендуется:
- Использовать мягкую щетку или тряпку для удаления загрязнений с лопастей.
- Проверять и очищать от мусора защитные сетки и фильтры, если они имеются.
Смазка подвижных частей
Подвижные части ветрогенератора, такие как подшипники и механизмы поворота, требуют регулярной смазки. Используйте качественные смазочные материалы, рекомендованные производителем. Смазка помогает уменьшить трение и износ деталей, что способствует более длительной эксплуатации устройства.
Проверка электрической системы
Электрическая система ветрогенератора также нуждается в регулярной проверке. Убедитесь, что:
- Все соединения надежны и не имеют коррозии.
- Кабели не повреждены и не имеют изоляционных дефектов.
- Аккумуляторы (если они используются) находятся в хорошем состоянии и правильно заряжены.
Профилактическое обслуживание
Кроме регулярных осмотров, рекомендуется проводить профилактическое обслуживание ветрогенератора не реже одного раза в год. Это может включать:
- Полную разборку и проверку всех компонентов.
- Замена изношенных деталей.
- Тестирование системы на предмет возможных неисправностей.
Заключение
– это неотъемлемая часть его эксплуатации. Регулярные проверки, чистка, смазка и профилактическое обслуживание помогут вам избежать серьезных поломок и продлить срок службы устройства. Следуя этим рекомендациям, вы сможете обеспечить надежную и эффективную работу вашего ветрогенератора на протяжении многих лет.
Вопрос-ответ
Какие материалы нужны для сборки ветрогенератора своими руками?
Для сборки ветрогенератора вам понадобятся такие материалы, как генератор (можно использовать мотор от старого автомобиля или электровелосипеда), лопасти (изготавливаются из легких и прочных материалов, например, ПВХ или фанеры), мачта (металлическая или деревянная труба), а также крепежные элементы и провода для подключения к аккумулятору или инвертору.
Как выбрать подходящую схему для ветрогенератора?
При выборе схемы для ветрогенератора учитывайте такие факторы, как мощность, которую вы хотите получить, среднюю скорость ветра в вашем регионе и доступные материалы. Лучше всего начинать с простых схем, которые легко собрать и протестировать, а затем переходить к более сложным конструкциям.
Как правильно установить ветрогенератор?
Установка ветрогенератора требует выбора подходящего места, где будет достаточно ветра. Убедитесь, что он установлен на высоте, чтобы избежать препятствий, таких как деревья или здания. Также важно закрепить мачту надежно, чтобы она могла выдерживать сильные порывы ветра. Не забудьте проверить местные законы и нормы по установке ветрогенераторов.
Советы
СОВЕТ №1
Перед началом сборки ветрогенератора тщательно изучите все схемы и выберите ту, которая соответствует вашим техническим навыкам и доступным материалам. Убедитесь, что у вас есть все необходимые инструменты и комплектующие, чтобы избежать задержек в процессе работы.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на местные условия ветра. Изучите среднегодовую скорость ветра в вашем регионе, чтобы выбрать оптимальную высоту установки ветрогенератора и его мощность. Это поможет вам добиться максимальной эффективности и производительности устройства.
СОВЕТ №3
Не забывайте о безопасности! При работе с электрооборудованием и строительными инструментами используйте защитные средства, такие как перчатки и очки. Также убедитесь, что конструкция ветрогенератора надежно закреплена, чтобы избежать повреждений при сильном ветре.
СОВЕТ №4
После завершения сборки ветрогенератора проведите тестирование его работы. Убедитесь, что все компоненты функционируют правильно, и при необходимости внесите коррективы. Регулярно проверяйте устройство на наличие износа и повреждений, чтобы обеспечить его долгосрочную эксплуатацию.
