В данной статье подробно рассматривается такой вид оборудования, как ветрогенератор для частного дома: особенности конструкций, его назначение и сфера применения, внутреннее устройство и классификация. В тексте можно найти полезную информацию, которая поможет определиться с выбором качественного ветряка, средние расценки на популярные виды оборудования, а также подробное описание технологии изготовления.
Ветряные электростанции для частного дома широко используются в качестве альтернативных источников электрической энергии, позволяющих добиться экономии. Нередко подобные устройства устанавливаются на дачных участках.
Чаще всего они применяются в удаленных от основных электросетей зонах. Однако это далеко не единственная причина, свидетельствующая в пользу того, чтобы купить ветрогенератор для частного дома. Большинство владельцев земельных участков используют эти конструкции, чтобы добиться автономности и экономии.
Не каждый участок подходит для установки таких устройств, поскольку не везде условия соответствуют требованиям данного оборудования. В первую очередь это касается скорости ветра. Чтобы ветряная электростанция смогла нормально функционировать, средняя скорость ветра должна составлять не менее 4-4,5 м/с. Только в этом случае монтаж конструкции будет экономически оправдан.
Чтобы узнать среднегодовую скорость ветра, можно использовать карту ветров. Она отражает приблизительные данные по регионам. Более точные показатели можно получить, используя специальный прибор – анемометр, а также устройство для считывания его сигналов.
Обратите внимание! Устройство для измерения данных необходимо устанавливать очень высоко, иначе деревья и постройки будут искажать результат.
Принцип действия и строение ветряного генератора
Ветрогенератор – особый вид оборудования, преобразующий кинетическую энергию ветра в механическую. Она приводит в движение лопасти ротора, установленного на генераторе. В результате этого в его обмотках создается переменный ток. Сгенерированная электрическая энергия накапливается в аккумуляторных батареях, откуда подается на бытовые приборы.
Описанная схема работы упрощена. Разумеется, устройство ветрогенератора гораздо сложнее. В энергетической цепочке также присутствует контроллер. Его функция заключается в преобразовании трехфазного переменного тока в постоянный. После чего он поступает на зарядку батарей.
Большая часть бытовой техники не способна питаться от постоянного тока. Поэтому в цепочке за аккумулятором устанавливается инвертор. Он преобразует постоянный ток в переменный, напряжение которого составляет 220В. Все эти операции отбирают часть исходной энергии – примерно 15-20%.
Подпитка здания может осуществляться не только от ветряной электростанции, но и от солнечных батарей, а также от бензинового или дизельного генератора. Если эти элементы присутствуют в цепочке, то схема дополняется еще одним компонентом – автоматическим выключателем. Когда отключается основной источник тока, он запускает резервные.
Ветряная электростанция состоит из следующих компонентов:
- ротора с лопастями (в зависимости от особенностей модели, лопастей для ветрогенератора может быть несколько, как правило, их 2 или 3, хотя существуют и многолопастные варианты);
- коробки передач или редуктора, осуществляющего контроль скорости между генератором и ротором;
- защитного кожуха, ограждающего детали конструкции от негативного влияния внешних факторов;
- «хвоста», обеспечивающего поворот конструкции вслед за направлением ветра;
- накопительной батареи, сохраняющей определенный запас энергии;
- инверторной установки, преобразующей один вид тока в другой.
Какую можно купить ветряную электростанцию: классификация оборудования
Существует несколько классификаций, согласно которым осуществляется разделение ветряных электростанций на группы:
- По направлению вращательного движения лопастей – горизонтальные и вертикальные ветряки.
- По количеству лопастей – двух-, трех- и многолопастные устройства.
- По типу материала, используемого для производства лопастей – конструкции с парусными и жесткими лопастями.
- По способу управления – ветряки с фиксированным или регулируемым шагом лопастей.
Полезный совет! В большинстве случаев специалисты рекомендуют владельцам загородного жилья купить ветряк с фиксированным шагом лопасти, поскольку регулируемые устройства слишком сложны в эксплуатации.
Ветряная электростанция с горизонтальной осью размещается перпендикулярно по отношению к потоку воздуха. Конструкция имеет схожее строение и функционирует по тому же принципу, что и обычный флюгер. Ветряки с роторным генератором имеют высокий КПД, при этом они доступны в цене. В основе работы этих устройств лежит сопротивление воздушного потока.
Ветряки с вертикальной осью, или ортогональные ветрогенераторы, имеют компактную конструкцию, однако их цена значительно выше. Благодаря особому строению этот тип оборудования абсолютно независим от направления ветра. Лопасти имеют вид турбин, благодаря чему значительно снижается нагрузка на осевую часть. Купить вертикальный ветрогенератор будет целесообразно в тех случаях, если ветер на участке постоянно меняет свое направление.
Преимущества и недостатки ветряных электростанций для дома
Как и любому другому виду оборудования, ветряным электростанциям присущи как преимущества, так и недостатки. Чтобы решиться на покупку этого устройства, желательно взвесить его сильные и слабые стороны.
Почему выгодно купить ветрогенератор (220В) для частного дома:
- Отсутствие дополнительных затрат, поскольку для работы устройства не требуется топливо.
- Нет необходимости в постоянном контроле. Конструкция вырабатывает электроэнергию самостоятельно каждый раз, когда дует ветер.
- Относительно бесшумный и полностью экологичный способ добычи электроэнергии.
- Устройство может использоваться практически в любых климатических условиях.
- Износ деталей минимален.
Установка ветрогенератора для дома сопровождается следующими недостатками:
- затраты на приобретение оборудования окупаются через 5-6 лет;
- относительно небольшой показатель КПД, что отражается на мощности;
- высокая цена ветрогенераторов;
- чтобы компенсировать бездействие устройства в безветренные дни, требуется дополнительное оборудование: генератор и накопительная батарея (стоимость этих элементов очень высокая);
- в некоторых режимах ветряки для дома издают инфразвуки (то же самое происходит, если установка оборудования выполнена с ошибками);
- требуется регулярное проведение профилактических работ;
- ураган может серьезно повредить оборудование.
Полезный совет! Обязательно нужно просчитать рентабельность перед тем как купить ветрогенератор для дома, цена оборудования может оказаться слишком высокой, и затраты на его приобретение не окупятся. Для этого необходимо вычислить средний показатель мощности дома (учитывается мощность всех электрических приборов), оценить местность, где будет устанавливаться оборудование, и выяснить, каково количество ветреных дней в году.
Целесообразность покупки: цены ветрогенераторов для частного дома
Стоимость ветряков для частных домов довольно высокая. Затраты на приобретение оборудования окупятся лишь в том случае, если местность располагает подходящими условиями.
Установка ветряной электростанции оправдана в следующих случаях:
- местность соответствует требованиям оборудования;
- для региона, в котором находится участок, характерны сильные ветры;
- отсутствует возможность в использовании других альтернативных источников электрической энергии.
В других случаях затраты на покупку ветрогенератора для дома не окупятся. Если же количество ветреных дней в году невелико, эти устройства можно дополнить солнечными батареями или же генераторами, работающими на дизеле или бензине.
Как повысить рентабельность ветряка для частного дома
Приморские районы, а также открытые площадки в горной местности идеально подходят для установки ветряного оборудования. В этих регионах скорость ветра составляет более 60-70 м/с. Жители этих районов могут полностью отказаться от центральных систем электроснабжения и перейти на ветряные станции. На равнинных территориях потоки ветра более равномерны, однако их силы недостаточно для того, чтобы полноценно обеспечить дом электричеством.
Крайне нежелательно устанавливать оборудование неподалеку от лесов и посадок. Деревья будут задерживать часть энергии, что снизит рентабельность ветряков. Мощность воздушного потока возрастает по мере удаления от земли. Значит, чем выше мачта ветряной станции, тем больший импульс устройство сможет захватить. С другой стороны, излишне высокая конструкция нуждается в дополнительном усилении. Сильным порывам ветра будет проще повалить ее, чем ветряки с мачтой, которая достигает отметки 5-7 м.
- Путем бетонирования основы.
- Используя металлические растяжки.
Чтобы забетонировать основу ветряка, потребуется выкопать четыре глубоких скважины с небольшим диаметром. В них погружаются растяжки мачты, после чего они заливаются цементным раствором. Этот процесс довольно трудоемкий и затратный, однако он отличается высокой надежностью. Даже при сильных порывах ветра мачта будет оставаться неподвижной. Единственный риск заключается в поломке лопастей.
Фиксация мачты с помощью растяжек предполагает использование металлического троса. Он натягивается до тех пор, пока ветряк не будет располагаться строго перпендикулярно по отношению к поверхности земли. После этого растяжки троса надежно закрепляются в грунте.
Важно! Ветряки с высокими мачтами нуждаются в заземлении.
Какой лучше купить ветрогенератор для дома: производители и стоимость
К выбору ветряной электростанции необходимо подходить основательно. Основными критериями выступают мощность оборудования, тип оси (горизонтальная или вертикальная), а также производитель. Перед покупкой необходимо тщательно изучить технические характеристики и сравнить продукцию разных производителей.
Цены ветрогенераторов российского производства:
Производитель Цена, тыс. руб. Ветроэнергетическая компания 30-300 Rkraft 65-908 Ветроэнергетика 78-130 Сапсан-Энергия 149-319 ГРЦ-Вертикаль 204-600 Многие из этих организаций занимаются производством оборудования по индивидуальным заказам, а также оказывают помощь в проектировании и выполнении расчетов.
Цены ветряков для дома зарубежного производства значительно выше. Минимальная стоимость установок составляет 120 тыс. руб. Продукция зарубежных компаний отличается высоким уровнем качества благодаря использованию на производстве высокотехнологичного оборудования. Однако ремонт таких установок будет дорогостоящим, а покупка запчастей может сопровождаться сложностями.
Преимущества ветряков заводского производства:
- возможность приобрести устройство в полной комплектации и даже заказать его профессиональную установку;
- обширный выбор производителей и модификаций с различными характеристиками;
- гарантия качества;
- возможность вызова квалифицированного специалиста для осуществления ремонтных работ.
С учетом высокой стоимости заводского оборудования многие владельцы загородных участков отдают предпочтение конструкциям, изготовленным своими руками. На изготовление самодельного ветрогенератора уходит около 3000-5000 руб. Большая часть этой суммы тратится на покупку качественной аккумуляторной батареи, которая способна на протяжении длительного времени удерживать заряд.
Преимущества изготовленных своими руками ветряных электростанций:
- существенная экономия денежных средств;
- при создании самодельного ветряка конструктор будет знать все особенности его строения;
- возможность изготовить основные детали и лопасти для ветрогенератора своими руками из подручных материалов.
Самодельные конструкции, в отличие от заводских ветряных электростанций, выходят из строя гораздо чаще.
Обратите внимание! Для монтажа заводской конструкции лучше вызвать специалиста. В противном случае любая ошибка, допущенная в процессе установки, станет причиной потери гарантии.
Как изготовить ветряк своими руками: технология и рекомендации
Эксплуатация самодельного устройства на участке может вызвать негодование со стороны соседей. Поэтому перед тем как сделать ветрогенератор своими руками, нужно позаботиться о соблюдении нескольких правил.
На все индивидуальные постройки налагаются ограничения по высоте. Установка ветряка с высотой мачты более 15 м запрещена, если поблизости от него находятся следующие объекты:
- туннели;
- мосты;
- аэропорты.
Ветряная установка не должна создавать эфирных помех. Чтобы предотвратить их появление, рекомендуется использовать специальную защиту. Кроме этого следует контролировать уровень издаваемого лопастями шума и держать его в пределах нормы.
Материалы, необходимые для изготовления вертикального ветрогенератора своими руками
Ветряную электростанцию с вертикальной осью можно использовать для того, чтобы обеспечить электрической энергией различные постройки хозяйственного назначения или небольшой садовый домик. Ее мощности хватит, чтобы подсветить придомовую территорию в темное время суток.
Для создания ветрогенератора своими руками из автомобильного генератора потребуются следующие материалы:
- аккумуляторная батарея на 12V (кислотная или гелиевая);
- вместительная емкость цилиндрической формы из алюминия или нержавейки (кастрюля, ведро);
- генератор автомобильный (12V);
- вольтметр;
- полугерметичная кнопка-выключатель (12V);
- автомобильное реле зарядки аккумуляторной батареи или контрольной лампы заряда;
- преобразователи (12-220V и 700-1500W);
- провода с размером сечения 2,5 и 4 мм;
- хомут для фиксации генератора на мачте (2 шт.).
Для выполнения работы потребуются такие инструменты и приспособления, как:
- болгарка (можно использовать ножницы по металлу);
- маркер или строительный карандаш;
- кусачки и рулетка;
- дрель с набором сверл;
- отвертка и набор ключей.
Технология изготовления ветрогенератора из автомобильного генератора
В качестве основы будет использоваться цилиндрическая емкость, например, ведро, старая выварка или кастрюля. Используя карандаш и рулетку, необходимо нанести на нее разметку, чтобы получилось разделение на 4 равные части. Согласно меткам делаются надрезы с помощью болгарки так, чтобы получились вертикальные пластины-лопасти. При этом очень важно не дорезать металл до конца.
Обратите внимание! Если емкость изготовлена из окрашенной жести или стали с оцинковкой, нельзя использовать болгарку для нарезки, иначе металл перегреется. В этом случае желательно использовать ножницы.
В шкиве, а также днище емкости следует выполнить отверстия для болтов. На этом этапе создания ветрогенератора для частного дома своими руками необходимо крайне внимательно и аккуратно отнестись к симметрии. Любые неточности в размещении отверстий приведут к дисбалансу конструкции во время вращения.
Лопасти следует отогнуть, при этом они не должны слишком торчать наружу. Выполняя эту работу, необходимо учитывать направление вращательного движения генератора. Чаще всего ветряк ориентируют по часовой стрелке. От выбранного угла изгиба лопастей будет зависеть вращательная скорость и площадь контакта воздушных потоков с конструкцией.
Далее на шкиве закрепляется емкость с лопастями. Генератор устанавливается на мачту, после чего он фиксируется с помощью хомутов. Останется только соединить все провода и выполнить сборку цепи. Все кабели фиксируются на мачте ветряка. Для подключения накопительной батареи следует использовать провода с размером сечения 4 мм. Для этого достаточно будет отрезка длиной 100 см. Подключение в сеть бытовых и осветительных приборов осуществляется с помощью проводов с размером сечения 2,5 мм. Для инвертора или преобразователя требуется провод с сечением 4 мм.
Как сделать ветрогенератор из стиральной машины
Для создания своими руками ветрогенератора из стиральной машины потребуется список определенных деталей. Часть из них можно снять со старых бытовых приборов, а остальное придется купить.
Конструкция ветряка будет состоять из следующих элементов:
- редуктора для корректирования вращательной скорости;
- ротора с лопастями;
- защитного кожуха;
- накопительной батареи;
- хвостовой части;
- инвертора;
- мачты для фиксации генератора.
Генератор конструкции изготавливается из электрического двигателя от стиральной машины. Его мощность должна составлять не менее 1,5 кВт.
Кроме этого потребуется:
- наждачная бумага и клеевой состав;
- неодимовые магниты по 5 и 12 мм (32 шт.);
- эпоксидная смола или холодная сварка.
Неодимовые магниты будут устанавливаться на ротор. Их можно приобрести во многих стационарных или интернет-магазинах. С ротора асинхронного мотора необходимо снять сердечники. После этого данные детали частично срезаются. Глубина реза не должна превышать 2 мм. Для этого можно использовать токарный станок. Далее в сердечниках необходимо выполнить пазы, глубина которых равна 5 мм.
На следующем этапе изготовления ветрогенератора для дома своими руками выполняется установка магнитов. Для начала на сердечник монтируется жесткое покрытие. После этого на соответствующие места на равном расстоянии ставятся магниты. Очень важно при этом соблюдать дистанцию, иначе в будущем магниты слипнутся, что негативным образом скажется на мощности ветряной электростанции. Для фиксации этих деталей лучше использовать суперклей. Во время работы желательно надеть защитные очки, поскольку магниты в процессе приклеивания могут отскакивать.
Когда шаблон с магнитами полностью готов, он укладывается на ротор. Образовавшиеся пробелы необходимо заполнить с помощью эпоксидной смолы или холодной сварки. По окончании работы ротор аккуратно зажимается в тисках, а его поверхность обрабатывается наждачной бумагой. Перед запуском ветряка следует проверить все подшипники и болтовые соединения на прочность. Не стоит использовать для сборки конструкции даже частично изношенные детали, лучше купить новые.
Для создания крыльчатки лучше выбрать легкий материал с высоким запасом прочности. Для этих целей подойдет стеклопластик. В результате лопасти получаются легкими и стойкими на износ. Мачту лучше изготавливать из стальных труб. Оптимальный размер диаметра составляет 32 мм.
Со сборкой ветряка может справиться любой человек, имеющий представление о том, как работают электрические цепи. Главное при этом – внимательно относиться ко всем деталям и тщательно проверять все свои действия. Чтобы исключить вероятность ошибок, можно воспользоваться наглядными видеоматериалами, где подробно описывается весь процесс изготовления деталей и их дальнейшей сборки.
Как изготовить ветрогенератор своими руками на 220В (4 кВт): видео
В современных реалиях каждый домовладелец хорошо знаком с постоянным ростом стоимости коммунальных услуг – это касается и электрической энергии. Поэтому для создания комфортных условий обитания в загородном домостроении, как летом, так и зимой, придётся или оплачивать услуги по энергоснабжению, или найти альтернативный выход из сложившейся ситуации, благо природные источники энергии бесплатны.
Как сделать ветрогенератор своими руками - пошаговое руководство
Территория нашего государства – это по большей части равнины. Несмотря на то, что в городах доступ ветра перекрыт высотными постройками, за городом буйствуют сильные воздушные потоки. Поэтому самостоятельное изготовление ветряного генератора - единственно правильное решение для обеспечения загородного дома электричеством. Но для начала нужно разобраться, какая модель подходит для самостоятельного изготовления.
Роторный
Роторный ветряк – несложное преобразовательное устройство, которое просто сделать своими руками. Естественно, такое изделие не сможет обеспечить электроэнергией загородный особняк, но для дачного домика вполне сгодится. Он позволит осветить не только жиле домостроение а, и хозяйственные постройки и даже дорожки в саду. Для самостоятельной сборки агрегата мощностью до 1500 ватт нужно подготовить расходные материалы и комплектующие из следующего перечня:
Естественно, нужно иметь и минимальный комплект инструмента: ножницы для резки металла, болгарка, измерительная рулетка, карандаш, набор гаечных ключей и отвёрток, дрель со свёрлами и пассатижи.
Пошаговые действия
Сборку начинают с изготовления ротора и переделки шкива для чего придерживаются определённой последовательности работ.
Для подсоединения аккумуляторной батареи используются проводники с 4 мм сечением и длиной не более 100 см. Потребители подключаются проводниками с сечением в 2 мм. Важно в разрыв цепи включить преобразователь постоянного напряжения в переменное значение 220В согласно схеме клеммных контактов.
Плюсы и минусы конструкции
Если все манипуляции проделаны, верно, то аппарат прослужит достаточно долго. При использовании достаточно мощной аккумуляторной батареи и подходящего инвертора до 1,5 кВт можно обеспечить питанием уличное и внутридомовое освещение, холодильник и телевизор. Сделать такой ветряк очень просто и экономически выгодно. Такое изделие легко ремонтируется и неприхотливо в использовании. Оно очень надёжно в плане работы и не шумит, надоедая обитателям дома. Однако роторный ветряк имеет низкую производительность, и его работа зависит от наличия ветра.
Аксиальная конструкция с без железным статором на основе неодимовых постоянных магнитов, на территории нашего государства появились не так давно из-за недоступности комплектующих частей. Но на сегодняшний день, мощные магниты не являются редкостью, да и стоимость на них значительно упала по сравнению с несколькими годами тому назад.
Основой такого генератора является ступица с тормозными дисками от легковой машины. Если это будет не новая деталь, то целесообразно её перебрать и сменить смазочные материалы и подшипники.
Размещение и установка неодимовых магнитов
Работы начинают с наклеивания магнитов на диск ротора. С этой целью используются магниты в количестве 20 шт. и размерами 2,5 на 0,8 см. Для изменения количества полюсов нужно придерживаться следующих правил:
- однофазный генератор подразумевает количество магнитов соответствующе числу полюсов;
- в случае с трёхфазным прибором соблюдается соотношение в 2/3 полюсов и катушек соответственно;
- размещение магнитов должно происходить с чередованием полюсов, для упрощения их распределения лучше пользоваться готовым шаблоном, сделанным из картона.
По возможности целесообразно использовать магниты прямоугольной формы, так как в круглых аналогах сосредоточение магнитных полей идёт в центре, а не по всей поверхности. Важно соблюсти условие, чтобы стоящие друг напротив друга магниты имели противоположные полюса. С целью определения полюсов магниты подносятся друг к другу, и притягивающиеся стороны являются положительными, следовательно, отталкивающиеся края отрицательными.
Для крепления магнитов используется специальный клеевой состав, после чего для увеличения прочности выполняют усиление посредством эпоксидной смолы. С этой целью, ею заливают магнитные элементы. Для предотвращения растекания смолы делают бортики при помощи обычного пластилина.
Агрегат трёхфазного и однофазного типа
Однофазные статоры по своим параметрам уступают трёхфазным аналогам, так как при увеличении нагрузки возрастает вибрация. Это обусловлено разницей амплитуды тока возникающей в результате непостоянности его отдачи за определённый промежуток времени. В свою очередь, в трёхфазном аналоге такой проблемы нет. Это позволило увеличить отдачу трёхфазного генератора почти на 50% в сравнении с однофазной моделью. Плюс ко всему из-за отсутствия дополнительной вибрации во время работы устройства не создаются посторонние шумы.
Намотка катушек
Каждый электрик в курсе, что прежде чем начинать намотку катушки, важно выполнить предварительные расчёты. Самодельный ветрогенератор на 220В – устройство, работающее на малых скоростях. Необходимо добиться, чтобы зарядка аккумуляторной батареи стартовала со 100 оборотов в минуту.
Если исходить из таких параметров, то для намотки всех катушек потребуется не более 1200 витков. Для определения витков для одной катушки нужно выполнить простое деление общих показателей на число отдельных элементов.
Для поднятия мощности ветряка с низкими оборотами увеличивается число полюсов. При этом будет происходить увеличение частоты тока в катушках. Намотка катушек должна, выполнятся толстыми медными проводами. Это позволит уменьшить величину сопротивления а, следовательно, увеличить силу тока. Важно учитывать, что с резким увеличением напряжения ток может полностью расходоваться на сопротивление обмоток. Для упрощения намотки можно использовать специальный станок.
В соответствии с числом и толщиной магнитов, закреплённых на дисках, изменяются рабочие характеристики аппарата. Чтобы выяснить, какие показатели мощности получатся в конечном счёте, достаточно выполнить намотку одного элемента и прокрутить его в агрегате. Для определения мощностных характеристик замеряется напряжение при определённых оборотах.
Зачастую катушка выполняется круглой, но целесообразно её слегка вытянуть. В таком случае меди в каждом секторе будет больше, а расположение витков становится плотнее. По диаметру внутреннее отверстие катушки должно равняться габаритам магнита. При изготовлении статора важно учитывать, что он по толщине должен равняться параметрам магнитов.
Обычно в качестве заготовки для статора используется фанера, но, вполне возможно, выполнить разметку на бумажном листе расчертив сектора для катушек, а для бордюров использовать обычный пластилин. Для придания прочности изделию используется стеклоткань, располагаемая на дне формы сверху катушек. Важно чтобы не происходило прилипания эпоксидной смолы к форме. Для этого её покрывают сверху воском. Катушки неподвижно фиксируются друг с другом, а концы фаз выводятся наружу. После чего выполняется соединение всех проводов по схеме звезда или треугольник. Для тестирования готового устройства его вращают вручную.
Обычно конечная высота мачты составляет 6 метров, но по возможности лучше её увеличить в 2 раза. Из-за этого для её крепления используется бетонное основание. Крепление должно быть таким, чтобы труба легко поднималась и опускалась с помощью лебёдки. На верхнем конце трубы выполняется фиксация винта.
Чтобы сделать винт, понадобиться ПВХ труба, сечение которой должно составлять 16 см. Из трубы вырезается винт двухметровой длины с шестью лопастями. Оптимальная форма лопастей определяется экспериментальным путём, что позволяет увеличить крутящий момент при минимальных оборотах. Для отвода винта от сильных порывов ветра используется хвост складной конструкции. Вырабатываемая электроэнергия накапливается в аккумуляторных батареях.
Видео: самодельный ветряной генератор
После рассмотрения доступных вариантов ветрогенераторов каждый домовладелец сможет определиться с подходящим для его целей устройством. Каждый из них имеет как свои положительные стороны, так и отрицательные качества. Особенно прочувствовать эффективность ветряка можно за городом, где происходит постоянное движение воздушных масс.
Ветрогенератор или в простонародье ветряк – нехитрое приспособление, обеспечивающее своему хозяину немалую экономию за счет выработки бесплатного электричества. Такая установка – мечта любого владельца отрезанного от централизованных сетей участка или дачника, недовольного вновь полученной квитанцией за потребление электроэнергии.
Разобравшись в конструкции ветрогенератора, принципе его функционирования, изучив чертежи, можно самостоятельно сделать и установить ветряк, обеспечив свой дом неограниченной альтернативной энергией.
Законно ли использование ветра?
Создание собственной, хоть и компактной, но электростанции – вещь серьезная, поэтому логично, что невольно возникает вопрос: а законно ли их использование? Да, если мощность запускаемой от ветра установки не будет превышать 1 кВт, что вполне хватит для обеспечения электрическим током среднего загородного дома.
Дело в том, что именно с таким показателем мощности устройство считается бытовым и не требует обязательной регистрации, сертификации, согласования, постановки на учет и, тем более, не облагается никаким налогом.
Впрочем, перед тем, как сделать ветрогенератор для дома, лучше обезопасить себя и учесть несколько моментов:
- Не приняты ли в регионе проживания особые ограничения на использование альтернативных источников энергии?
- Какова допустимая на местности высота мачты?
- Не будет ли шум от редуктора и лопастей превышать установленные нормативы?
- Предусматривать ли защиту от создаваемых эфирных помех?
- Не станет ли мачта мешать миграции птиц или вызывать другие экологические проблемы?
Если заранее продумать все нюансы, то ни налоговая, ни экологические службы, ни соседи не смогут предъявить претензии и воспрепятствовать получению бесплатной электроэнергии.
Как работает ветряк?
На фото готовые самодельные ветрогенераторы представлены вытянутыми металлическими конструкциями на трех или четырех опорах, с лопастями, двигающимися от ветра. В итоге получаемая потоком ветра кинетическая энергия преобразуется в механическую, которая в свою очередь запускает ротор и становится электрическим током.
Данный процесс является результатом налаженной работы нескольких обязательных составных элементов ветроэлектрической установки (ВЭУ):
- Пропеллер из двух и более лопастей;
- Ротор турбины;
- Редуктор;
- Контроллер;
- Ось электрического генератора и генератор;
- Инвертор;
- Аккумулятор.
Также необходимо предусмотреть тормозной блок, гондолу, мачту, флюгер, низко и высокоскоростной вал. Устройство определяет и принцип работы ветрогенератора: вращающийся ротор производит трехфазный переменный ток, проходящий через систему контроллера и заряжающий аккумулятор постоянного тока.
Конечные амперы преобразуются инвертором и направляются по подключенной проводке к выходным точкам: розеткам, освещению, бытовой технике и электроприборам.
Как сделать своими руками?
Самой надежной и простой по конструкции считается роторная ВЭУ, представляющая собой установку с вертикальной осью вращения. Готовый самодельный генератор такого типа способен полностью обеспечить энергопотребление дачи, включая оснащение жилого помещения, хозяйственных строений и уличное освещение (правда, не слишком яркое).
Если достать инвертор с показателями в 100 Вольт и аккумулятор в 75 Ампер, то ветряк будет намного мощнее и производительнее: электричества хватит и на видеонаблюдение, и на сигнализацию.
Чтобы сделать ветрогенератор, понадобятся детали конструкции, расходные материалы и инструменты. Первым делом необходимо подыскать подходящие составные элементы ветряка, многие из которых можно найти среди старых запасов:
- Генератор от автомобиля с мощностью около 12 V;
- Аккумуляторная батарея на 12 V;
- Кнопочный полугерметичный выключатель;
- Инвентор;
- Реле автомобиля, служащее для зарядки аккумулятора.
Также потребуются расходные материалы:
- Крепежи (болты, гайки, изолирующая лента);
- Стальная или алюминиевая емкость;
- Проводка сечением в 4 кв. мм (два метра) и 2,5 кв. мм (один метр);
- Мачта, тренога и другие элементы для усиления устойчивости;
- Крепкая веревка.
Желательно найти, изучить и распечатать чертежи ветрогенераторов своими руками. Потребуются и инструменты, в числе которых болгарка, метр, пассатижи, сверло, острый нож, электродрель, отвертки (крестовая, минусовая, индикаторная) и гаечные ключи.
Подготовив все необходимое, можно приступать к сборке, ориентируясь на пошаговую инструкцию, рассказывающую, как сделать ветрогенератор своими руками:
- Из металлической емкости вырезать лопасти одинакового размера, оставив у основания нетронутую полоску металла в несколько сантиметров.
- Симметрично проделать отверстия дрелью для имеющихся болтов в дне основания емкости и шкиве генератора.
- Отогнуть лопасти.
- Зафиксировать на шкиве лопасти.
- Установить и закрепить генератор на мачте хомутами или веревкой, отступив от верха порядка десяти сантиметров.
- Наладить проводку (для подключения аккумулятора достаточно метровой жилы сечением в 4 кв. мм, для нагрузки освещением и электроприборами – 2,5 кв. мм).
- Отметить схему подключения, цветовую и буквенную маркировку для будущего ремонта.
- Установить преобразователь проводом с четвертным сечением.
- При необходимости украсить конструкцию флюгером и покрасить.
- Закрепить провода, обмотав мачту установки.
Ветрогенераторы своими руками на 220 Вольт – это возможность обеспечить дачу или загородный дом бесплатной электроэнергией в кратчайшие сроки. Наладить такую установку можно даже новичку, а большинство деталей для конструкции уже давно без дела лежат в гараже.
Фото ветрогенераторов своими руками
Нами была разработана конструкция ветрогенератора с вертикальной осью вращения. Ниже, представлено подробное руководство по его изготовлению, внимательно прочтя которое, вы сможете сделать вертикальный ветрогенератор сами.
Ветрогенератор получился вполне надежный, с низкой стоимостью обслуживания, недорогой и простой в изготовлении. Представленный ниже список деталей соблюдать не обязательно, вы можете внести какие-то свои коррективы, что-то улучшить, что-то использовать свое, т.к. не везде можно найти именно то, что в списке. Мы постарались использовать недорогие и качественные детали.
Используемые материалы и оборудование:
| Наименование | Кол-во | Примечание |
| Список используемых деталей и материалов для ротора: | ||
| Предварительно вырезанный лист металла | 1 | Вырезан из стали толщиной 1/4" при помощи гидроабразивной, лазерной и др. резке |
| Ступица от авто (Хаб) | 1 | Должна содержать 4 отверстия, диаметр около 4 дюймов |
| 2" x 1" x 1/2" неодимовый магнит | 26 | Очень хрупкие, лучше заказать дополнительно |
| 1/2"-13tpi x 3" шпилька | 1 | TPI - кол-во витков резьбы на дюйм |
| 1/2" гайка | 16 | |
| 1/2" шайба | 16 | |
| 1/2" гровер | 16 | |
| 1/2".-13tpi колпачковая гайка | 16 | |
| 1" шайба | 4 | Для того, чтобы выдержать зазор между роторами |
| Список используемых деталей и материалов для турбины: | ||
| 3" x 60" Оцинкованная труба | 6 | |
| ABS пластик 3/8" (1.2x1.2м) | 1 | |
| Магниты для балансировки | Если нужны | Если лопасти не сбалансированы, то магниты прикрепляются для балансировки |
| 1/4" винт | 48 | |
| 1/4" шайба | 48 | |
| 1/4" гровер | 48 | |
| 1/4" гайка | 48 | |
| 2" x 5/8" уголки | 24 | |
| 1" уголки | 12 (опционально) | В случае, если лопасти не держат форму, то можно добавить доп. уголки |
| винты, гайки, шайбы и гроверы для 1" уголка | 12 (опционально) | |
| Список используемых деталей и материалов для статора: | ||
| Эпоксидка с затвердителем | 2 л | |
| 1/4" винт нерж. | 3 | |
| 1/4" шайба нерж. | 3 | |
| 1/4" гайка нерж. | 3 | |
| 1/4" кольцевой наконечник | 3 | Для эл. соединения |
| 1/2"-13tpi x 3" шпилька нерж. | 1 | Нерж. сталь не является ферромагнетиком, поэтому не будет "тормозить" ротор |
| 1/2" гайка | 6 | |
| Стеклоткань | Если нужна | |
| 0.51мм эмал. провод | 24AWG | |
| Список используемых деталей и материалов для монтажа: | ||
| 1/4" x 3/4" болт | 6 | |
| 1-1/4" фланец трубы | 1 | |
| 1-1/4" оцинк. труба L-18" | 1 | |
| Инструменты и оборудование: | ||
| 1/2"-13tpi x 36" шпилька | 2 | Используется для поддомкрачивания |
| 1/2" болт | 8 | |
| Анемометр | Если нужен | |
| 1" лист алюминия | 1 | Для изготовления проставок, если понадобятся |
| Зеленая краска | 1 | Для покраски держателей пластика. Цвет не принципиален |
| Голубая краска бал. | 1 | Для покраски ротора и др. частей. Цвет не принципиален |
| Мультиметр | 1 | |
| Паяльник и припой | 1 | |
| Дрель | 1 | |
| Ножовка | 1 | |
| Керн | 1 | |
| Маска | 1 | |
| Защитные очки | 1 | |
| Перчатки | 1 | |
Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения не настолько эффективны, как их горизонтальные собратья, однако вертикальные ветрогенераторы менее требовательны к месту их установки.
Изготовление турбины
1. Соединяющий элемент - предназначен для соединения ротора к лопастям ветрогенератора.
2. Схема расположения лопастей - два встречных равносторонних треугольника. По данному чертежу потом легче будет расположить уголки крепления лопастей.
Если не уверены в чем то, шаблоны из картона помогут избежать ошибок и дальнейших переделываний.
Последовательность действий изготовления турбины:
- Изготовление нижней и верхней опор (оснований) лопастей. Разметьте и при помощи лобзика вырежьте из ABS пластика окружность. Затем обведите ее и вырежьте вторую опору. Должны получиться две абсолютно одинаковые окружности.
- В центре одной опоры вырежьте отверстие диаметром 30 см. Это будет верхняя опора лопастей.
- Возьмите хаб (ступица от авто) и разметьте и просверлите четыре отверстия на нижней опоре для крепления хаба.
- Сделайте шаблон расположения лопастей (рис. выше) и разметьте на нижней опоре места крепления уголков, которые будут соединять опору и лопасти.
- Сложите лопасти в стопку, прочно свяжите их и обрежьте до требуемой длины. В данной конструкции лопасти длиной 116 см. Чем длинее лопасти, тем больше энергии ветра они получают, но обратной стороной является нестабильность в сильный ветер.
- Разметьте лопасти для крепления уголков. Накерните, а затем просверлите отверстия в них.
- Используя шаблон расположения лопастей, который представлен на рисунке выше, прикрепите лопасти к опоре при помощи уголков.
Изготовление ротора
Последовательность действий по изготовлению ротора:
- Положите два основания ротора друг на друга, совместите отверстия и напильником или маркером сделайте небольшую метку по бокам. В дальнейшем, это поможет правильно сориентировать их относительно друг-друга.
- Сделайте два бумажных шаблона расположения магнитов и приклейте их на основания.
- Промаркируйте полярность всех магнитов при помощи маркера. В качестве "тестера полярности" можно использовать небольшой магнит, обмотанный тряпкой или изолентой. Проводя его над большим магнитом, будет хорошо видно, отталкивается он или притягивается.
- Приготовьте эпоксидную смолу (добавив в нее отвердитель). И равномерно нанесите ее снизу магнита.
- Очень аккуратно поднесите магнит к краю основания ротора и переместите его к своей позиции. Если магнит устанавливать сверху ротора, то большая мощность магнита может его резко примагнитить и он может поломаться. И никогда не суйте свои пальцы и другие части тела между двумя магнитами или магнитом и железом. Неодимовые магниты очень мощные!
- Продолжайте приклеивать магниты к ротору (не забудьте смазывать эпоксидкой), чередую их полюса. Если магниты сьезжают под действием магнитной силы, то воспользуйтесь куском дерева, располагая его между ними для страховки.
- После того, как один ротор закончили, переходите к второму. Используя ранее поставленную метку, расположите магниты точно напротив первого ротора, но в другой полярности.
- Положите роторы подальше друг от друга (чтобы они не примагнитились, иначе потом не отдерете).
Изготовление статора очень трудоемкий процесс. Можно конечно купить готовый статор (попробуй еще найти их у нас) или генератор, но не факт, что они подойдут для конкретного ветряка со своими индивидуальными характеристиками
Статор ветрогенератора - электрический компонент, состоящий из 9-ти катушек. Катушка статора изображена на фото выше. Катушки разделены на 3 группы, по 3 катушки в каждой группе. Каждая катушка намотана проводом 24AWG (0.51мм) и содержит в себе 320 витков. Большее количество витков, но более тонким проводом даст более высокое напряжение, но меньший ток. Поэтому, параметры катушек могут быть изменены, в зависимости от того, какое напряжение вам требуется на выходе ветрогенератора. Нижеследующая таблица поможет вам определиться:
320 витков, 0.51 мм (24AWG) = 100В @ 120 об/мин.
160 витков, 0.0508 мм (16AWG) = 48В @ 140 об/мин.
60 витков, 0.0571 мм (15AWG) = 24В @ 120 об/мин.
Вручную наматывать катушки - это скучное и трудное занятие. Поэтому, чтобы облегчить процесс намотки я бы вам посоветовал сделать простое приспособление - намоточный станок. Тем более, что конструкция его достаточно проста и сделать его можно из подручных материалов.
Витки всех катушек должны быть намотаны одинаково, в одном и том же направлении и обращайте внимание или отмечайте, где начало, а где конец катушки. Для предотвращения разматывания катушек, они обмотаны изолентой и промазаны эпоксидкой.
Приспособа сделана из двух кусков фанеры, изогнутой шпильки, куска ПВХ-трубы и гвоздей. Перед тем, как изогнуть шпильку, нагрейте ее горелкой.
Небольшой кусок трубы между дощечками обеспечивает заданную толщину, а четыря гвоздя обеспечивают необходимые размеры катушек.
Вы можете придумать свою конструкцию намоточного станка, а может у вас уже имеется готовый.
После того, как все катушки намотаны их необходимо проверить на идентичность друг к другу. Это можно сделать при помощи весов, а также нужно померить сопротивления катушек мультиметром.
Не подключайте домашних потребителей напрямую от ветрогенератора! Также соблюдайте меры безопасности при обращении с электричеством!
Процесс соединения катушек:
- Зачистите шкуркой концы выводов каждой катушки.
- Соедините катушки, как показано на рисунке выше. Должно получиться 3 группы, по 3 катушки в каждой группе. При такой схеме соединений получится трехфазный переменный ток. Концы катушек припаяйте, либо воспользуйтесь зажимами.
- Выберите одну из следующих конфигураций:
А. Конфигурация "звезда ". Для того, чтобы получить большое напряжение на выходе, соедините выводы X,Y и Z между собой.
B. Конфигурация "треугольник". Для того, чтобы получить большой ток, соедините X с B, Y с C, Z с A.
C. Для того, чтобы в будущем сделать возможность изменять конфигурацию, нарастите все шесть проводников и выведите их наружу. - На большом листе бумаге нарисуйте схему расположения и подключения катушек. Все катушки должны быть равномерно распределены и соответствовать расположению магнитов ротора.
- Прикрепите катушки при помощи скотча к бумаге. Приготовьте эпоксидную смолу с отвердителем для заливки статора.
- Для нанесения эпоксидки на стеклоткань используйте малярную кисть. Если необходимо, то добавьте небольшие кусочки стеклоткани. Центр катушек не заполняйте, чтобы обеспечить их достаточное охлаждение при работе. Постарайтесь избегать образования пузырьков. Целью данной операции является закрепление катушек на своих местах и придание плоской формы статору, который будет располагаться между двумя роторами. Статор не будет нагруженным узлом и не будет вращаться.
Для того, чтобы стало более понятно, рассмотрим весь процесс в картинках:
Готовые катушки помещаются на вощеную бумагу с начерченной схемой расположения. Три небольших круга по углам на фото выше - места отверстий для крепления кронштейна статора. Кольцо в центре предотвращает попадание эпоксидки в центральную окружность.
Катушки закреплены на своих местах. Стеклоткань, небольшими кусочками помещается вокруг катушек. Выводы катушек можно вывести внутрь или наружу статора. Не забудьте оставить достаточный запас длины выводов. Обязательно еще раз проверьте все соединения и прозвоните мультиметром.
Статор практически готов. Отверстия для крепления кронштейна, сверлятся в статоре. При сверлении отверстий смотрите не попадите в выводы катушек. После завершения операции, обрежьте лишнюю стеклоткань и если необходимо, шкуркой зачистите поверхность статора.
Кронштейн статора
Труба для крепления оси хаба была обрезана под нужный размер. В ней были просверлены отверстия и нарезана резьба. В дальнейшем в них будут вкручены болты, которые будут удерживать ось.
На рисунке выше показан кронштейн, к которому будет крепиться статор, находящийся между двумя роторами.
На фото выше показана шпилька с гайками и втулкой. Четыре таких шпильки обеспечивают необходимый зазор между роторами. Вместо втулки можно использовать гайки большего размера, либо самому вырезать шайбы из алюминия.
Генератор. Окончательная сборка
Небольшое уточнение: малый воздушный зазор между связкой ротор-статор-ротор (который задается шпилькой с втулкой), обеспечивает более высокую отдаваемую мощность, но возрастает риск повреждения статора или ротора при перекосе оси, который может возникнуть при сильном ветре.
На левом рисунке ниже, показан ротор с 4-мя шпильками для обеспечения зазора и двумя алюминиевыми пластинами (которые в дальнейшем будут убраны).
На правом рисунке показан собранный и покрашенный в зеленый цвет статор, установленный на место.
Процесс сборки:
1. В плите верхнего ротора просверлите 4 отверстия и нарежьте в них резьбу для шпильки. Это необходимо для плавного опускания ротора на свое место. Уприте 4 шпильки в алюминиевые пластины приклеенные ранее и установите на шпильки верхний ротор.
Роторы будут притягиваться друг к другу с очень большой силой, поэтому и нужно такое приспособление. Сразу выровняйте роторы относительно друг-друга по поставленным ранее метках на торцах.
2-4. Поочередно вращая ключом шпильки, равномерно опускайте ротор.
5. После того, как ротор уперся в втулку (обеспечивающая зазор), выкрутите шпильки и уберите алюминиевые пластины.
6. Установите хаб (ступицу) и прикрутите его.
Генератор готов!
После установки шпилек (1) и фланца (2) ваш генератор должен выглядеть приблизительно так (см. рис. выше)
Болты из нержавейки служат для обеспечения электрического контакта. На провода удобно использовать кольцевые наконечники.
Колпачковые гайки и шайбы служат для крепления соедин. платы и опоры лопастей к генератору. Итак, ветрогенератор полностью собран и готов к тестам.
Для начала, лучше всего рукой раскручивать ветряк и измерять параметры. Если все три выходные клеммы закоротить между собой, то ветряк должен вращаться очень туго. Это может быть использовано для остановки ветрогенератора для сервисного обслуживания или в целях безопасности.
Ветрогенератор можно использовать не только для обеспечения дома электричеством. К примеру данный экземпляр, сделан так, чтобы статор вырабатывал большое напряжение, которое затем используется для нагрева.
Рассматриваемый выше генератор выдает 3-х фазное напряжение с различной частотой (зависит от силы ветра), а к примеру в России используется однофазная сеть 220-230В, с фиксированной частотой сети 50 Гц. Это отнюдь не означает, что данный генератор не подойдет для питания бытовых приборов. Переменный ток с данного генератора может быть преобразован в постоянный ток, с фиксированным напряжением. А постоянный ток уже может использоваться для питания светильников, нагрева воды, заряда аккумуляторов, а может быть поставлен преобразователь для преобразования постоянного тока в переменный. Но это уже выходит за рамки данной статьи.
На рисунке выше простая схема мостового выпрямителя, состоящего из 6-ти диодов. Он преобразовывает переменный ток в постоянный.
Место установки ветрогенератора
Ветрогенератор, описываемый здесь, установлен на 4-х метровой опоре на краю горы. Трубный фланец, который установлен снизу генератора обеспечивает легкую и быструю установку ветрогенератора - достаточно прикрутить 4 болта. Хотя для надежности, лучше приварить.
Обычно, горизонтальные ветрогенераторы "любят" когда ветер дует с одного направления, в отличии от вертикальных ветряков, где за счет флюгера, они могут поворачиваться и им не важно направление ветра. Т.к. данный ветряк установлен на берегу скалы, то ветер там создает турбулентные потоки с разных направлений, что не очень эффективно для данной конструкции.
Другим фактором, который необходимо учитывать при подборе места размещения, является сила ветра. Архив данных по силе ветра для вашей местности можно найти в интернете, правда это будет очень приблизительно, т.к. все зависит от конкретного места.
Также, в выборе месторасположения установки ветрогенератора поможет анемометр (прибор для измерения силы ветра).
Немного о механике ветрогенератора
Как известно, ветер возникает из-за разности температур поверхности земли. Когда ветер вращает турбины ветрогенератора, он создает три силы: подьемную, торможения и импульсную. Подьемная сила обычно возникает над выпуклой поверхностью и является следствием разности давлений. Сила торможения ветра возникает за лопастями ветрогенератора, она является нежелательной и тормозит ветряк. Импульсная сила возникает из-за изогнутой формы лопастей. Когда молекулы воздуха толкают лопасти сзади, то им некуда потом деваться и они собираются позади них. В результате, они толкают лопасти в направлении ветра. Чем больше подьемная и импульсная силы и меньше сила торможения, тем быстрее лопасти будет вращаться. Соответственно вращается ротор, который создает магнитное поле на статоре. В результате чего вырабатывается электрическая энергия.
Скачать схему расположения магнитов.
Ветряные электрогенераторы продолжают набирать свою популярность. Ими чаще всего интересуются люди, проживающие в сельской местности и имеющие возможность устанавливать на своих участках столь внушительные конструкции. Но, учитывая высокую стоимость данного оборудования, позволить себе его покупку может далеко не каждый. Давайте посмотрим, как сделать ветрогенератор своими руками и сэкономить деньги на создании собственного альтернативного источника электрической энергии.
Ветрогенератор – источник электроэнергии
Тарифы на коммунальные услуги поднимаются как минимум один раз в год. А если присмотреться, то в некоторые годы та же электроэнергия поднимается в цене два раза – цифры в платежных документах растут как грибы после дождя. Естественно, все это ударяет по карману потребителя, доходы которого не показывают столь устойчивого роста. А реальные доходы, как показывает статистика, показывают тенденцию к падению.
Еще совсем недавно бороться с ростом тарифов на электроэнергию можно было одним простым, но незаконным способом – с помощью неодимового магнита. Это изделие прикладывалось к корпусу расходомера, в результате чего тот останавливался. Но пользоваться данной методикой мы настоятельно не рекомендуем – это небезопасно, незаконно, а штраф при поимке будет таким, что мало не покажется.
Схема была просто великолепная, но впоследствии она перестала работать по следующим причинам:
Участившиеся контрольные обходы стали массово выявлять недобросовестных хозяев.
- Участились контрольные обходы – по домам ходят представители контролирующих органов;
- На счетчики стали наклеиваться специальные стикеры – под действием магнитного поля они темнеют, разоблачая нарушителя;
- Счетчики стали невосприимчивыми к магнитному полю – здесь устанавливаются электронные учетные узлы.
Поэтому люди стали уделять внимание альтернативным источникам электроэнергии, например, ветрогенераторам.
Еще один способ разоблачить нарушителя, ворующего электроэнергию – провести экспертизу уровня намагниченности счетчика, которая с легкостью выявляет факты хищения.
Ветряки для дома становятся привычным явлением в районах, где часто дуют ветра. Ветровой электрогенератор использует для выработки электроэнергии энергию ветровых потоков воздуха. Для этого они оснащаются лопастями, которые приводят в движение роторы генераторов. Полученная электроэнергия преобразуется в постоянный ток, после чего передается потребителям или запасается в аккумуляторных батареях.
Ветрогенераторы для частного дома, как самодельные, так и заводской сборки, могут основными или вспомогательными источниками электроэнергии. Вот типичный пример работы вспомогательного источника – он греет воду в бойлере или питает низковольтные домашние светильники, в то время как остальная домашняя техника работает от основной электросети. Также возможна работа как основного источника электричества в домах, не подключенных к электрическим сетям. Здесь они питают:
- Люстры и светильники;
- Крупную бытовую технику;
- Отопительные приборы и многое другое.
Соответственно, для того чтобы обогревать свое жилье, необходимо сделать или приобрести ветряную электростанцию на 10 кВт – этого должно хватить на все нужды.
Ветровая электростанция может питать как традиционные электроприборы, так и низковольтные – они работают от 12 или 24 вольт. Ветряной генератор на 220 В выполняется по схеме с применением инверторных преобразователей с накоплением электроэнергии в аккумуляторах. Ветрогенераторы на 12, 24 или 36 В устроены проще – здесь применяются более простые контроллеры заряда батарей со стабилизаторами.
Самодельный ветрогенератор для дома и его особенности
Прежде чем мы расскажем, как сделать ветряк для получения электричества, поговорим о том, почему нельзя воспользоваться заводской моделью. Заводские ветрогенераторы действительно более эффективнее своих самодельных аналогов. Все, что можно сделать на производстве, будет надежнее того, что можно сделать в кустарных условиях. Это правило работает и в отношении ветрогенераторов.
Самостоятельное изготовление ветрогенератора выгодно своей дешевизной. Заводские образцы мощностью от 3 кВт до 5 кВт обойдутся в 150-220 тыс. рублей, в зависимости от производителя. Столь высокая цена и объясняет недоступность магазинных моделей для большинства потребителей, ведь она влияет и на срок окупаемости – в некоторых случаях он достигает 10-12 лет, хотя некоторые модели «отбивают» себя намного раньше.
Заводские ветряные электростанции для дома более надежные и реже ломаются. Зато каждая поломка может привести к гигантским расходам на запасные узлы. Что касается самоделок, то их легко отремонтировать самостоятельно, так как собираются они из подручных материалов. Этим и оправдывается далеко не самая совершенная конструкция.
Да, сделать ветрогенератор на 30 кВт своими руками будет очень сложно, но любой человек, умеющий работать с инструментами, сможет собрать маленький ветряк небольшой мощности и обеспечить себя необходимым количеством электроэнергии.
Схема самодельного ветрогенератора – основные узлы
Сделать самодельный ветрогенератор в домашних условиях сравнительно легко. Ниже вы можете увидеть простой чертеж, объясняющий расположение отдельных узлов. Согласно этому чертежу, нам необходимо сделать или подготовить следующие узлы:
Схема самодельного ветряка.
- Лопасти – они могут быть изготовлены из самых разных материалов;
- Генератор для ветрогенератора – можно приобрести готовый или сделать самостоятельно;
- Хвостовая часть – направляет лопасти по направлению ветра, позволяя добиться максимального КПД;
- Мультипликатор – повышает обороты вращения вала (ротора) генератора;
- Крепежная мачта – на ней будут удерживаться все вышеперечисленные узлы;
- Натяжные тросы – удерживают всю конструкцию и не дают упасть от порывов ветра;
- Контроллер заряда, аккумуляторы и инвертор – обеспечивают преобразование, стабилизацию и накопление полученной электроэнергии.
Мы попробуем сделать с вами простой роторный ветрогенератор.
Пошаговая инструкция по сбору ветрогенератора
Сделать ветряк из пластиковых бутылок сможет даже ребенок. Он будет весело вращаться под дуновением ветра, издавая шум. Существует гигантское количество всевозможных схем постройки таких ветряков, в которых ось вращения может располагаться как вертикально, так и горизонтально. Электричества такие штуки не дают, зато прекрасно разгоняют кротов на приусадебных участках, которые вредят растениям и повсюду роют свои норки.
Самодельный ветрогенератор для дома чем-то похож на такой вот бутылочный ветряк. Только размерами он побольше, да и конструкцией посерьезней. Но если приделать к такому ветрячку небольшой моторчик, то он сможет стать источником электроэнергии и даже запитать какую-нибудь электрическую штуку, например, светодиод – на большее его мощности не хватит. Глянув на схему такой «игрушки», вы сможете понять, как сделать полноценный ветрогенератор.
Делаем генератор для ветряка
Для того чтобы собрать ветряную электростанцию, нам потребуется генератор, причем с самостоятельным возбуждением. Иными словами, в его конструкции должны присутствовать магниты, наводящие электроэнергию в обмотках. Именно так устроены некоторые электродвигатели, например, в шуруповертах. Но сделать приличный ветрогенератор из шуруповерта не получится – мощность будет просто смешной, хватит максимум на работу небольшой светодиодной лампы.
Сделать ветряную электростанцию из автогенератора тоже не получится – здесь используется обмотка возбуждения, питающаяся от аккумулятора, поэтому он нам не подходит. Из вентилятора бытового у нас получится сделать разве что пугач для птиц, атакующих огород. Поэтому нужно поискать нормальный самовозбуждающийся генератор подходящей мощности. А еще лучше потратиться и приобрести покупную модель.
Генератор действительно выгоднее купить, чем сделать – КПД заводского образца будет более высоким, нежели у самоделки.
Давайте посмотрим, как сделать генератор для нашего ветряка своими руками.
Его максимальная мощность составляет 3-3,5 кВт. Для этого нам понадобятся:
- Статор – он изготавливается из двух кусков листового металла, раскроенных в форме окружностей диаметром 500 мм. На каждую окружность по краю (немного отступив от края) наклеиваются 12 неодимовых магнитов диаметром 50 мм. Их полюса должны чередоваться. Аналогичным образом готовим вторую окружность, но только полюса здесь должны располагаться со сдвигом;
- Ротор – он представляет собой конструкцию из 9 катушек, намотанных медным проводом диаметром 3 мм в лаковой изоляции. В каждой катушке делаем по 70 витков, хотя в некоторых источниках рекомендуется делать по 90 витков. Для размещения катушек необходимо сделать основу из немагнитного материала;
- Ось – ее необходимо сделать точно по центру ротора. Причем биений быть не должно, конструкцию нужно тщательно отцентровать, иначе ее быстро разобьет ветром.
Размещаем статоры и ротор – сам ротор вращается между статорами. Между этими элементами выдерживается расстояние 2 мм. Все обмотки мы соединяем по нижеприведенной схеме, чтобы у нас получился однофазный источник переменного тока.
Изготавливаем лопасти
В этом обзоре мы делаем довольно мощный ветрогенератор – его мощность составит до 3-3,5 кВт при сильном ветре или до 1,5 или 2 кВт при ветре средней силы. Причем он получится достаточно бесшумным, в отличие от генераторов на электродвигателях. Далее нужно подумать о расположении лопастей. Мы с вами задумали сделать простой трехлопастной горизонтальный ветрогенератор. Можно было бы подумать и над вертикальным ветрогенератором, но в этом случае коэффициент использования энергии ветра будет более низким – в среднем 0,3.
Если сделать вертикальный ветрогенератор, то у него будет лишь одно преимущество – он сможет работать при любом направлении ветра.
В домашних условиях проще всего сделать простые лопасти. Для их изготовления можно использовать различные материалы:
- Дерево – правда, со временем оно может потрескаться и рассохнуться;
- Полипропилен – этот вид пластика подходит для маломощных генераторов;
- Металл – надежный и долговечный материал, из которого можно сделать лопасти любого размера (хорошо подходит дюралюминий, используемый в авиации).
Прикинуть диаметр лопастей поможет небольшая таблица. Уточните примерную скорость ветра в вашей местной и узнайте, какого диаметра нужно сделать лопасти для ветрогенератора.
Сделать лопасти для ветрогенератора не так уж и сложно. Гораздо сложнее сделать так, чтобы вся наша конструкция получилась сбалансированной – иначе ее быстро разобьют сильные порывы ветра. Балансировка выполняется путем коррекции длины лопастей. После этого объединяем лопасти с ротором нашего ветрогенератора и устанавливаем конструкцию на монтажной площадке, к которой крепится хвостовая часть.
Запуск и проверка
Самое главное в дальнейшем – выбрать правильное место для установки мачты. Она должна располагаться строго вертикально. Генератор с лопастями размещается как можно выше, где ветер более сильный. Проследите, чтобы рядом не было лесопосадок, отдельно стоящих деревьев, домов и крупных сооружений, загораживающих воздушные потоки – при наличии каких-либо помех разместите ветрогенератор на удалении от них.
Как только ветрогенератор придет в движение, необходимо сделать следующее – подключить к отводу генератора мультиметр и проверить наличие напряжения. Теперь система готова к полноценной эксплуатации, остается только определиться, какое напряжение будет подаваться в дом и как это будет происходить.
Подключение потребителей
У нас уже получилось сделать малошумный ветряк, причем довольно мощный. Настало время подключить к нему электронику. Собирая ветрогенераторы своими руками на 220В, необходимо позаботиться о приобретении инверторных преобразователей. КПД данных приборов достигает 99%, поэтому потери на преобразовании подаваемого постоянного тока в переменный ток с напряжением 220 Вольт будут минимальными. Итого в системе будут три дополнительных узла:
- Блок аккумуляторов – накапливает излишки генерируемой электроэнергии впрок. Эти излишки используются для питания потребителей в периоды безветрия или в моменты, когда он дует очень слабо;
