Недавно у меня возникла идея вырабатывать свою электроэнергию для дома. Это не было большой необходимостью, но мой интерес возрос к данной теме когда я прочитал статью про сборку ветряка с мотором от беговой дорожки и ПХВ-труб.
Предварительно прикинув по расходам – получалось около 150-200$ на ветряк, который мог бы вырабатывать приблизительно 50-250 Ватт электроэнергии (это выходит значительно дешевле, чем использовать солнечные батареи при той же выходной мощности).
И в этой статье я поделюсь с вами моим опытом изготовления ветряка своими руками.
Видео
Перед тем как рассказать об изготовлении, посмотрите видео моего ветряка в действии. На видео показаны различные конфигурации лопастей.
- Конфигурация с длинными и тонкими лопастями (наилучшее решение)
- Шестилопастная конфигурация (маленькая скорость при старте и большой вращающий момент)
- Конфигурация с широкими лопастями (хороший старт, но очень медленно крутится)
- Как работает ветряк?
- Любой ветряк, независимо от его размеров и предназначения, работает согласно следующим принципам:
Дует постоянный ветер.
Флюгер (хвост ветряка) поворачивается по ветру.
Лопасти, соединенные с генератором (напрямую или через редуктор) под силой ветра заставляют его вращаться.
Из-за вращения, генератор вырабатывает электричество.
Звучит не так уж и сложно, не правда ли? Итак перейдем к конкретике.
— ножовка
— дрель и сверла для нее
— рулетку
— разводной ключ
— газовый ключ
— транспортир
Моей задачей было сделать ветряк с минимально возможными затратами (т.к. я студент и ограничен в финансах). Итак, я взял готовое решение изготовления простого ветряка с интернета и еще больше упростил его. Все необходимые запчасти можно купить на любом строительном рынке или в магазине. Многие, возможно окажутся в вашем гараже или сарае.
- Итак, вот что я использовал:
— лист металла 25х35см
— 1/4″ х 25 см трубку
— 1/4″ фланец
— 20-25мм квадратную трубу L=1м
— диск от пилы (для хаба)
— штифт (для соединения диска с осью мотора)
— два автомобильных хомута
— 8″ x 4″ ПХВ труба
— 30″ x 8″ ПХВ труба
— DC-мотор (генератор)
— болты, шайбы, гайки
— саморезы по металлу - — диоды на ток 10-40А (можно и больше)
Достать эти запчасти нет никаких проблем, кроме моторчика. Из интернета, наиболее популярным является вариант использования мотора фирмы «Ametek» от старых магнитофонов. При подборе генератора (мотора) выбирайте те, у которых наибольшее кол-во вольт на оборот.
К примеру, моторчик «Ametek», который я использую выдает 30В при 325 об/мин, т.о. он прекрасно подходит для использования его в качестве генератора в ветряке. Также имейте в виду, что нужен моторчик не менее 12В, для инвертора или зарядки аккумулятора.
В моей конструкции, при хорошем ветре, обороты легко достигают значений в 300-400 об/мин.
Изготовление лопастей
Самой важной частью ветряка вероятно являются лопасти. Большинство, делают их из дерева или композитных материалов (стеклоткань и эпоксидка). Но я думаю, что реально их сделать из обычной водопроводной ПХВ-трубы (по эффективности они будут ничем не хуже).
Перед тем как продолжить, немного теории о лопастях ветряка…
— чем длиннее лопасти, тем легче они крутятся в слабый ветер, но у них будет низкая скорость вращения.
— на концах лопастей вращение будет больше чем у основания, поэтому необходимо рассчитывать отношение скорости вращения лопастей к скорости ветра (TSR) при их изготовлении (например старые ветряные мельницы круглый год вращаются с постоянной скоростью 40 об/мин.
)
— мощность, которую можно получить из энергии ветра, равна скорости ветра в третьей степени. Т.е. P=k*v^3, где k-постоянная ветряка, v-скорость ветра.
— согласно закону Беца, только ~59.3% энергии можно получить от ветра. Т.е. в реальности наша формула примет вид: . P=0.593*k*v^3, где k – потери в ветрогенераторе на механические трения и т.п.
Сами лопасти изготовить из трубы очень легко. Нужно разрезать ПХВ-трубу на 3 секции: две по 150 град. и одна секция 60 град. (Я попытался изобразить это на рисунке очень приблизительно, в моей любимой CAD-программе –MS Paint 🙂 ). Красные линии – это лини реза. Чтобы удобнее было видеть линию реза по всей длине, рекомендую наклеить изоленту, скотч или просто бумагу.
Из отрезка трубы 150 град. получатся широкие лопасти, которые будут легко крутиться в слабый ветер, но медленно. Опытным путем вы сами можете подобрать оптимальный угол, исходя из практики, он находится где то между 75-150 град. Для начала вырежьте широкие лопасти, а потом если нужно будет, то подрежьте их сделав более узкими.
И запомните: «Семь раз отмерь – один раз отрежь».
После того, как все вырезано, я скруглил края. Если следовать аэродинамике, то нужно скруглить главную кромку и выровнять заднюю, но на практике, при использовании ПХВ-трубы я не увидел никакой разницы. В общем, вы можете сделать лопасти как эти (см. рис.)…
Изготовление узла крепления лопастей (Хаба)
Следующей задачей является изготовления узла крепления лопастей (ступица винта, хаб). Существует много различных способов изготовления.
Я рекомендую сделать его из диска для пилы, его легко можно найти и он легко поддается сверлению.
При помощи дрели просверлите 3 группы отверстий (по 2 в кадой) со смещением в 120 градусов (здесь вам может понадобиться транспортир). Расстояние в группе между двумя отверстиями – 1 дюйм (см. рис.).
Если в качестве хаба вы тоже планируете использовать диск от пилы, то не забудьте сточить все зубья на нем, иначе если он по какой-либо причине оторвется, то может нанести вред вам и окружающим.
После того, как все просверлено и мы уверены в надежности и безопасности хаба, то можете прикрутить лопасти к нему при помощи болтов и гаек. Обязательно поставьте гроверную шайбу или используйте гайку с уплотнителем.
Изготовление флюгера и шарнира для поворота
Теперь мы должны изготовить поворотную платформу, на которой будет установлен наш генератор. Для этого используем квадратную трубу, кусок ПХВ-трубы, фланец и небольшой лист металла. На рисунке ниже, можно посмотреть примерный набросок, как это будет выглядеть.
В первую очередь из куска железа необходимо вырезать хвост ветряка (флюгер). Форма не сильно важна и служит в основном для придания эстетического вида.
Далее, вдоль квадратной трубы мы делаем пропил (легче это сделать болгаркой). Длина не сильно важна, я рекомендую 20-25 см. Затем вставляем в прорезь наш флюгер и сверлим сквозные отверстия в трубе и листе. Закрепляем болтами.
Также необходимо предусмотреть какой-нибудь чехол для генератора, от непогоды. Для этого мы также используем пластиковую трубу. На рисунке ниже я думаю понятно как это будет выглядеть (боковое отверстие служит для электрических выводов).
Затем все красим и собираем до кучи. Прикрепляем мотор и чехол для него, к трубе хомутами. Снизу трубы, ближе к мотору, устанавливаем фланец и крепим его саморезами.
- Изготовление мачты
Любому ветряку необходима мачта (башня). Я изготовил ее из ПХВ-труб и различной фурнитуры для пластиковых труб. Для моей мачты понадобились: 1” ПХВ-труба, муфта для нее, 3 Т-образных отвода.
На рисунке ниже вы можете увидеть экспериментальную конструкцию с шестью лопастями. Она вращается практически в безветрие, но обороты не превышают 100 об/мин.
В батарейном отсеке, питание подается параллельно с солнечными батареями. Я использую 2 аккумулятора. Можно использовать обычные автомобильные аккумуляторы. Не забывайте припаять диоды между аккумуляторами и генератором ветряка, иначе ток от аккумуляторов пойдет в генератор.
В ходе экспериментов выяснилось, что более тонкие лопасти лучше работают при моих ветровых условиях. Поэтому я использовал большие белые лопасти (см. предыдущие фотографии) немного обрезав их. Результат — возросла скорость вращения (см. самое первое видео).
Перевод: Колтыков А.В.
Постройка дачного ветряка. — Сообщество «Сделай Сам» на DRIVE2
Захотелось как-то разнообразить дачный участок. Решил сделать ветрячок. Будет и крутиться постоянно и глаза радовать!Погуглив нашел множество статей о проектировании и расчете ветрогенраторов, там подчерпнул информацию об изготовлении лопастей. Лопасти изготовил из трубы наружней канализации диаметром 200 мм.
Лопасти просчитаны в специальном exel файле, который легко найти в сети. Там все очень просто: вбиваем желаемое количество лопастей, диаметр трубы, диаметр винта и скорость ветра, на выходе получаем расчет, по которому можно судить о производительности ветряка и лекало лопасти.
В моей местности ветра несильные и я решил сделать 3 лопасти длиной 500 мм, и быстрее будет и начать вращение сможет при малых ветрах. А чем диаметр винта больше, тем большей мощностью он обладает, но меньшей частотой вращения . Конечно есть нюансы, но это все просчитывается!
Опорой ветрячка послужила квадратная труба со стороной 30 мм, высотой почти 3 метра. К ней приварены крепежные пластины, на верхушке трубы вертикальная ось диаметром 10 мм.
- Сам ветрячок будет установлен на прямоугольную площадку при помощи U — образных хомутов, к которой приварена втулка для подшипников. Тем самым будет обеспечено вращение ветрячка по оси Y
Впресовано 3 подшипника. Внешний диаметр 30, внутренний 10. Достаточно мощные и с легкостью справятся с задачей.
Лопасти пропеллера будут закреплены на круглой пластине, диаметром 150 мм, к которой приварена ось на 8. Здесь будут использованы 3 подшипника. Внешний диаметр 22, внутренний 8. К горизонтальной, алюминиевой трубе, диаметром 45 мм ось с подшипниками крепится через втулку.
Собирали и красили вместе с подругой, чтобы я делал без тебя, Надежда! Очень помогла) 
Винт отбалансирован в статике, пришлось на одну из лопастей довесить приличное количество дополнительного крепежа. Зато результат достигнут. В любом положении лопастей, винт стоит как вкопанный.Вид сзади:
Читайте также: Как покрасить батарею отопления: красим все виды радиаторов
- Для предотвращения попадания влаги в подшипники, отвечающие за вращение горизонтальной оси, установлен брызговик из пластиковой банки, притянут к пластине, при сборке, на три винта, стык промазан силиконовым герметиком.
После первой установки ветряк сразу же закрутился, но вылезло 2 косяка: периодически терял ветер и вращался на 360 градусов. Стальной хвост на тот момент был размером 380*250 мм .
Оказался мал и заменен на хвост из 3мм орг стекла, большей площади. Ну а второй косяк — расколбас опорной трубы из-за дисбаланса винта.
Труба стоит под изгибом, но это ничуть не мешает ветрячку правильно работать. В другие 2 стороны, возможности натянуть трос нет.
Крутит 24 часа в сутки, почти не останавливается! Даже при еле ощущаемом ветре! Теперь нужно задуматься о том как к нему добавить генератор)Также спасибо отцу за большую проделанную работу!
Всем хорошего настроения и удачи!
Самодельный ветрогенератор своими руками, как сделать ветряк на 220В
Оплата электроэнергии на сегодняшний день занимает немалую долю в затратах на содержание жилища.
В многоквартирных домах, единственный способ экономии — переход на энергосберегающие технологии, и оптимизация расходов по многотарифным схемам (ночной режим оплачивается по сниженным ценам).
А при наличии приусадебного участка можно не только сэкономить на потреблении, но и организовать для частного дома самостоятельное энергообеспечение.
Это нормальная практика, которая зародилась в Европе и северной Америке, а последние пару десятилетий активно внедряется и в России. Однако оборудование для автономного энергоснабжения достаточно дорогое, окупаемость «в ноль» наступает не раннее, чем спустя 10 лет.
В некоторых государствах, можно возвращать энергию в общественные сети по фиксированным тарифам, это сокращает время окупаемости.
В Российской Федерации для оформления «кэшбека» требуется пройти ряд бюрократических процедур, поэтому большинство пользователей «бесплатной» энергии предпочитают строить ветряной генератор своими руками, и пользоваться им только для личных нужд.
Правовая сторона вопроса
Самодельный ветрогенератор для дома не попадает под запреты, его изготовление и применение не влечет за собой административного либо уголовного наказания. Если мощность ветряного генератора не превышает 5 кВт, он относится к бытовым устройствам, и не требует никаких согласований с местной энергетической компанией.
Тем более, не требуется уплачивать какие-либо налоги, если вы не получаете прибыль при продаже электроэнергии. Кроме того, самодельный генерирующий ветряк даже с такой производительностью, требует сложных инженерных решений: смастерить его на тек просто. Поэтому мощность самоделки редко превышает 2 кВт.
Собственно, этой мощности обычно достаточно для энергоснабжения частного дома (конечно, если у вас нет бойлера и мощного кондиционера).
В данном случае, речь идет о федеральном законодательстве.
Поэтому перед принятием решения об изготовлении ветряка своими руками, не лишним будет проверить наличие (отсутствие) субъектовых и муниципальных нормативных правовых актов, которые могут накладывать некоторые ограничения и запреты.
Например, если ваш дом расположен на особо-охраняемой природной территории, использование ветровой энергии (а это природный ресурс) может потребовать дополнительных согласований.
Проблемы с законом могут возникнуть при наличии беспокойных соседей. Ветряки для дома относятся к индивидуальным постройкам, поэтому на них также распространяются некоторые ограничения:
- Высота мачты (даже если ветрогенератор без лопастей) не может превышать установленных в вашем регионе норм. Кроме того, могут действовать ограничения, связанные с расположением вашего участка. Например, над вами может проходить посадочная глиссада к ближайшему аэродрому. Или в непосредственной близости от вашего участка проходит линия электропередач.
При падении, конструкция может повредить столбы или провода. Общие ограничения при нормальной ветровой нагрузке составляют 15 метров в высоту (некоторые самодельные ветряки взмывают на 30 метров). Если мачта и корпус устройства имеют большую площадь сечения, к вам могут предъявить претензии соседи, на чей участок падает тень. Понятно, что такие жалобы обычно возникают «из вредности», но правовая основа имеется. - Шум от лопастей. Основной источник проблем с соседями. При работе классической горизонтальной конструкции, ветряк издает инфразвук. Это не просто неприятный шум, при достижении определенного уровня, волновые колебания воздуха оказывают неблагоприятное воздействие не организм человека и домашних животных. Самодельный генератор для ветряка, как правило, не является «шедевром» инженерной мысли, и сам по себе может издавать сильный шум. Крайне желательно официально протестировать ваше устройство в органах надзора (например, в СЭС), и получить письменное заключение о том, что установленные шумовые нормы не превышены.
- Электромагнитное излучение. Любой электроприбор излучает эфирные помехи. Возьмем, к примеру ветряк из автомобильного генератора. Для снижения уровня помех автомобильного приемника, в машине устанавливаются конденсаторные фильтры. При разработке проекта обязательно учитывайте этот момент.
Важно! Любое генерирующее устройство должно быть заземлено. Помимо обеспечения безопасности, это поможет снизить уровень помех.
Претензии могут быть предъявлены не только от соседей, у которых возникнут проблемы с приемом теле радио сигналов. Если неподалеку расположены промышленные или военные приемные центры, не лишним будет проверить уровень помех в подразделении контроля радиоэлектронных помех (РЭБ). - Экология. Звучит парадоксально: казалось бы, вы используете экологически чистый агрегат, какие могут быть проблемы? Пропеллер, расположенный на высоте 15 метров и выше, может стать препятствием на пути миграции пернатых. Вращающиеся лопасти незаметны для птиц, и они легко попадают под удар.
Совет: Чем больше у вас образуется документов, подтверждающих безопасность ветрогенератора для окружающих, тем проще будет впоследствии отражать «атаки» беспокойных соседей и назойливых проверяющих.
Разновидности генераторов
Прежде чем решить, как сделать ветрогенератор своими руками, рассмотрим особенности конструкции:
По расположению генератора устройство может быть горизонтальным или вертикальным
- Классическая конструкция — ось вращения расположена параллельно земле, плоскость лопастей — перпендикулярно. Такая схема предусматривает свободное вращение вокруг вертикальной оси, для позиционирования «по ветру».
Чтобы плоскость вращения всегда занимала эффективное положения перпендикулярно направлению ветра, требуется хвостовое оперение, которое работает по принципу флюгера. Принцип действия простой: ветер меняет направление, воздействует на хвостовую плоскость, ось вращения генератора всегда расположена вдоль движения потока воздуха. Единственная сложность — подключение силовых кабелей. Если корпус генератора совершит несколько оборотов вокруг вертикальной оси, провода намотаются на мачту, и оборвутся. Поэтому требуется установка ограничителя. Он не позволяет совершить полный оборот, но приводит к зависанию) корпуса в мертвых зонах.Промышленные образцы имеют электронный регулятор слежения за направлением, и поворачивает корпус с помощью встроенного электромотора.Решить проблему можно с помощью цилиндрического пропеллера, который принимает воздушный поток как поперек, так и вдоль оси вращения. Правда, эффективность зависит от угла атаки. Чем больше ветер отклоняется от угла 90°, тем ниже КПД.
Но такую конструкцию трудно сделать своими руками, из-за сложностей в аэродинамике движителя. - Оптимальный вариант — вертикальные генераторы (то есть, ось вращения вала располагается перпендикулярно земле). При таком расположении аэродинамического движителя, вы вообще не зависите от направления ветра. Вращение одинаково эффективно, и зависит только от силы потока воздуха.
Форма лопастей может быть самой разной, есть простор для инженерной мысли. Существует множество интересных аэродинамических проектов, разработанных научными учреждениями. Причем чертежи большинства их них представлены в свободном доступе. Причем конструкции, опубликованные в литературе технической направленности времен СССР, порой оказываются наиболее рациональными.
Роторные винты имеют неоспоримое преимущество: вертикальный генератор закреплен статично, что упрощает электрическое подключение. Нет необходимости устанавливать ограничители вращения, как в горизонтальных схемах.
По номиналу генерируемого напряжения
- Ветрогенераторы, изготовленные своими руками на 220 вольт, не требуют дополнительных преобразователей величины напряжения, и являются конструкциями прямого применения. Однако их работа зависит от силы ветра. Как минимум, необходим стабилизатор на выходе, выполняющий функцию регулятора при разных оборотах вала. При отсутствии ветра, система просто не работает.Преимущества неоспоримы: как правило, используется мощный электродвигатель, на который можно устанавливать винт, непосредственно закрепив его к валу ротора. Переделки минимальны по трудозатратам, такие моторы уже имеют удобный постамент, остается лишь изготовить опорную площадку.
Электродвигатели можно найти с минимальными финансовыми затратами: от любой списанной электроустановки. Например, промышленного вентилятора. Подходят и моторы от бытовой техники: стиральные машины, пылесосы. - 12 вольт (реже 24 вольта). Наиболее популярная конструкция — ветрогенератор своими руками из автомобильного генератора. Причем он демонтируется из автомобиля-донора в комплекте с преобразователем напряжения. Переделка схемы не требуется: на выходе мы получаем либо 14 вольт (в автомобиле таким напряжением заряжается аккумулятор), либо требуемые для питания вашей энергосистемы 12 вольт. Наличие шкива позволяет сконструировать ременную передачу с требуемым соотношением оборотов. Ответную часть также можно снять с автомобиля донора.
При желании, лопасти крепятся непосредственно на вал.Такие ветрогенераторы можно использовать как для непосредственного подключения к потребителю, так и в автомобильном режиме, воспроизведя систему зарядки в комплекте с аккумулятором. Если для организации энергоснабжения требуется 12 вольт, питание берется напрямую с клемм аккумулятора. Для получения 220 вольт, используется преобразователь. Подходящий вариант — источник бесперебойного питания.
Система работает следующим образом: если отбираемая мощность ниже, чем может обеспечить генератор — аккумуляторные батареи заряжаются. Если порог превышен — мощность генерируется от АКБ.
Типовые примеры 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.
Пропеллер
Можно изготовить из любого материала: хоть из пластиковых бутылок. Правда гибкие лопасти существенно ограничивают мощность.
Достаточно вырезать в них полости, для забора ветра.
Неплохой вариант — ветряк бытового из кулера. Вы получаете готовую конструкцию с профессионально выполненными лопастями и сбалансированным электродвигателем.
Аналогичная конструкция изготавливается из охладителя компьютерных блоков питания. Правда мощность такого генератора мизерная — разве что зажечь лампу на светодиодах, или зарядить мобильный телефон.
Читайте также: Накладные розетки и выключатели: монтаж и подключение своими руками
Тем не менее, система вполне работоспособна.
Неплохие лопасти получаются из алюминиевых листов. Материал доступен, его несложно отформовать, пропеллер получается достаточно легким.
Если вы создаете роторный пропеллер для вертикального генератора, можно воспользоваться жестяными банкам, разрезанными вдоль. Для мощных систем применяются половинки стальных бочек (вплоть до объема 200 литров).
Разумеется, придется с особой тщательностью подойти к вопросу надежности. Мощный каркас, вал на подшипниках.
Генератор
Как говорилось выше, можно использовать готовый автомобильный, или электродвигатель от промышленных электроустановок (бытовой техники). В качестве примера: ветрогенератор из шуруповерта. Используется вся конструкция: двигатель, редуктор, патрон для крепления лопастей.
Компактный генератор получается из шагового двигателя принтера. Опять же, мощности хватает лишь на питание светодиодного светильника или зарядного устройства смартфона. На природе — незаменимая вещь.
Если вы с паяльником «на ты», и неплохо разбираетесь в радиотехнике — генератор можно собрать самостоятельно. Популярная схема: ветрогенератор на неодимовых магнитах. Преимущества конструкции — можно самостоятельно рассчитать мощность под ветровую нагрузку в вашей местности. Почему неодимовые магниты? Компактность при высокой мощности.
- Можно переделать ротор имеющегося генератора.
- Либо создать собственную конструкцию, с изготовлением обмоток.
Эффективность такого ветряка на порядок выше, чем при использовании схемы с электродвигателем. Еще одно неоспоримое преимущество — компактность. Неодимовый генератор плоский, и его можно разместить непосредственно в центральной муфте пропеллера.
Мачта
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.
Итог
Самодельный ветрогенератор — не такая сложная конструкция, как может показаться на первый взгляд. С учетом высокой стоимости заводских изделий, можно изрядно сэкономить, изготовив домашнюю ветряную электростанцию и вполне доступных материалов. С учетом небольших затрат на создание ветряка, окупится он достаточно быстро.
Видео по теме
Инструкция по созданию ветрогенератора своими руками
Получение энергии из альтернативных источников остается главной задачей, которая стоит перед человечеством. Для ее осуществления применяется различное оборудование, как и источники. Многие владельцы загородных домов задумываются над тем, чтобы изготовить ветрогенератор и установить на даче своими руками. Существует несколько готовых схем изготовления энергогенератора, каждая из которых имеет свои особенности. Эта статья поможет вам реализовать свои мечты без дополнительных расходов.
Для классификации оборудования используется ряд признаков. Так представленные ветряки отличаются:
- По количеству лопастей;
- По материалам исполнения;
- По способу установки оси вращения.
Распространенными являются ветрогенераторы с 3-4 лопастями, но есть и 1-2-лопастные агрегаты. Несколько лопастей позволяет устройству вращаться даже при незначительных порывах ветра. Агрегаты используются для работы, когда вращение превалирует над выработанной энергией. Так многолопасные модели встречаются при подъеме воды из колодца.
Для изготовления лопастей может использоваться твердый материал или ткань. Это позволяет разделить изделия на парусные и жесткие. Парусные лопасти стоят дешевле, так как для аналогов требуется металл или прочный пластик. Минусом подобной конструкции является невысокая прочность, что требует частого обслуживания и замены.
По способу расположения ветряки бывают горизонтальными и вертикальными. Вертикальные модели отличаются хорошей восприимчивостью, но горизонтальные ветряки демонтируют лучшую производительность.
В процессе работы ветрогенератора может использоваться фиксированный или изменяемый шаг. Последний тип устройств увеличивает скорость движения лопастей, но конструкция такого ветряка сложнее и массивнее.
Ветрогенераторы с фиксированным шагом просты в эксплуатации и долговечны.
Как работает ветроэлектрическая установка?
ВЭУ представляет собой изделие, которое гарантирует преобразование энергии ветра в механическую. Полученная энергия приводит во вращение ротор и трансформируется в электрический заряд. Конструкция ветрогенератора включает:
- лопасти;
- ротор турбины;
- ось электрогенератора;
- преобразователь;
- накопитель.
Полученная энергия трансформируется в напряжение, передаваемое на потребителей. В итоге удается запитать бытовые приборы или освещение дома и участка. В процессе работы ВЭУ удается получить значительное количество электричества, которое потребляется и аккумулируется. Главная отличительная черта работы оборудования заключается в создании трех видов воздействия на ветряк:
- тормозящего;
- подъемного;
- импульсного.
Воздействие двух последних сил нивелирует тормозящую силу и заставляет вращаться маховик. Неподвижная часть ветроэлектрогенератора дополнена ротором, работа которого создает магнитное поле. С его помощью ток начинает движение по сети к потребителям.
Создание ветрогенератора для дома
Изготовление устройства своими руками обусловлено рядом важных требований. В первую очередь отметим, что ветрогенератор заводского типа часто нельзя применять в бытовых условиях. Такие модели отличаются хорошей производительностью, но рассчитаны на применение в промышленных целях.
Также собственноручно изготовленное устройство позволяет повысить скорость окупаемости. Так модели на 3-5 кВт могут иметь стоимость до 220 000 рублей, что зависит от выбранного производителя. Значительная цена приводит к соответствующей окупаемости, которая может составить порядка 12 лет.
Рейтинг лучших стабилизаторов на рынке
Заводское оборудование отличается надежностью, но каждая поломка такой техники приводит к большим тратам. Самодельное оборудование ремонтируется в ручном режиме, а заменить изношенные и поврежденные элементы можно подручными средствами. Конструкция собранного собственноручно ветряка может быть модифицирована и дополнена различными узлами.
Изготовить устройство сложно, но человек, умеющий обращаться с подручными инструментами, сможет достичь цели. Готовый ветряк будет иметь невысокую мощность, но производимой энергии достаточно, чтобы восполнить все ключевые потребности пользователя. Количество вырабатываемой энергии определяется месторасположением устройства и климатическими особенностями территории.
Основные узлы самодельного ветрогенератора
Сборка устройства выполняется последовательно, что гарантирует правильное подключение и работоспособность после завершения работ. Ниже приведено изображение, которое указывает на используемые узлы оборудования и их расположение относительно друг друга.
Исходя из схематического изображения, пользователю потребуется изготовить:
- Генератор;
- Лопасти ветряка;
- Хвостовой элемент конструкции;
- Крепежную мачту;
- Мультипликатор и контроллеры.
Для сохранения полученной энергии применяются аккумуляторные батареи, а также инвертор. Последний способен преобразовывать полученный заряд для получения электроэнергии. Дополнительная фиксация выполняется натяжными тросами, способными поддерживать конструкцию и не позволяющими ей обрушиться при шквальных порывах.
Как сделать производительный ветрогенератор своими руками?
Изготовление конструкции начинается с колеса, которое является главной деталью двигателя. С этой целью следует использовать кровельную сталь, оснащенную цинковым покрытием.
Выбор стоит сделать в пользу новой стали, но можно воспользоваться и материалами, бывшими в эксплуатации. далее складываем листы вместе и вычерчиваем окружность подходящих размеров на поверхности листов. Обычно выбирают диаметры 30, 80, 140 и 200 см.
Большая окружность должна быть разделена на 16 сегментов линиями, сходящимися в ее центральной части.
После завершения разметки стальных пластин, необходимо делить сегменты надвое между первыми двумя окружностями. Третья окружность должна получить разметку для проделывания отверстий в лопастях.
Завершив этап, остается вырезать половины ветроколеса по контурам самой крупной окружности и разделить сектора вплоть до первой окружности. Выполнить процесс легче с помощью ножниц.
Также во время работы может потребоваться молоток с зубилом.
Полученные фрагменты необходимо доработать, для чего на лопастях зубилом вырубают половине площади между первой и второй окружностями. В результате полученной конструкции станет проще вращаться под действием ветра.
Такая уловка исключает перегрузки на центральную часть ветроколеса, что может затормаживать работу двигателя. В третьей окружности были сделаны метки, которые теперь нужно превратить в отверстия небольшого диаметра (до 6 мм).
Дыры нужны для установки стального троса, который повысит прочность всей конструкции колеса.
Работа над лопастями
Модель ветрогенератора, который должен получиться в результате работ, отличается производительностью от 2.0 до 3.5 кВт в зависимости от силы ветра. Конструктивные особенности позволяют сделать ветряк бесшумным, что отличает его от устройств на электромоторах.
Выбор в пользу горизонтального расположения лопастей связан с тем, что это увеличит производительность. Вертикальные модели имеют низкий КПД, который находится на отметке в 0.4. Но у вертикального устройства есть и преимущества.
Так ветряк этого типа способен генерировать энергию вне зависимости от движения ветра.
Собираясь изготовить ветрогенератор, следует подумать над используемыми материалами для лопастей. Самодельная модель может быть изготовлена:
- Из дерева;
- Из полипропилена;
- Из металла.
Первый вариант позволяет получить облегченную конструкцию. Но во время эксплуатации дерево может покрыться трещинами и быстро прийти в негодность. Полимерный материал достаточно стойкий, а его цена доступна.
Это делает его хорошим решением для маломощной модели ветряка. Сталь не имеет конкурентов по долговечности и надежности. Из этого материала можно изготовить лопасти ветряка любых габаритов.
Выбор стоит сделать в пользу оцинкованной стали или дюральалюминия.
Изготовление мачты
После того, как будут завершены работы по настройке и балансировке оборудования, ветряк монтируется на мачте. Этот элемент должен отличаться прочностью, так как он будет использоваться для установки всей конструкции.
Высота мачты находится в пределах 7-12 метров. Для закрепления используют распорную тросовую систему. Выбор места для монтажа нужно сделать заранее, а также подготовить участок перед монтажом.
Мачта должна иметь достаточную прочность и толщину, что исключит деформацию под тяжестью закрепленного оборудования.
Генератор для ветряка
Чтобы сделать ветрогенератор, осталось собрать генератор для него. Модель, которая получится в результате, будет обладать мощностью до 3,5 кВт, поэтому для сборки потребуются следующие элементы:
- статор;
- ротор;
- осевой элемент.
Изготовление статора заключается в применении листового металла, на две вырезанные окружности которого следует закрепить двенадцать неодимовых магнитов. Размеры этих элементов должны быть в пределах 5 см. крепить неодимовые магниты следует так, чтобы их полюсность чередовалась. Обе окружности должны быть изготовлены аналогичным образом.
Далее следует сборка ротора для ветряка. Для этого потребуется изготовить девять катушек, для намотки которых используют медную проволоку. Диаметр провода составляет 0.3 см и должен иметь лаковую изоляцию. На каждую бобину потребуется 70 витков, но можно намотать на несколько больше. Для расположения катушек потребуется изготовить крепление, материал которого не имеет магнитных свойств.
Располагать осевой элемент следует непосредственно по центру изделия. Сборщику важно исключить биения, для чего конструкция нуждается в тщательной центровке.
Если не уделить данному этапу внимания, то после установки ось быстро придется в негодностью. Ротор должен располагаться так, чтобы его вращение происходило между двумя идентичными статорами. Расстояние между ними должно составлять 0.2 см.
Соединение обмоток выполняется так, чтобы в итоге получить однофазный источник.
Читайте также: Стиральные машины ardo: топ-6 лучших моделей, отзывы о бренде, плюсы и минусы
Завершающий этап – полная сборка ветрогенератора
Так как мачта будет иметь значительную длину, то ее основу следует вкопать и забетонировать. ВЭУ крепится на верхушке стержня. Заранее следует предусмотреть наличие креплений, чтобы мачта была обслуживаемой. В противном случае каждая поломка станет головной болью для владельца оборудования.
Для установки и спуска мачты можно использовать механизм, состоящий из ручной лебедки. Винт-пропеллер, которым оснащается устройство, нуждается в защите от порывов ветра. Для этого обычно устанавливают складной хвостовик. Энергия, полученная при вращении лопастей, подается на аккумулятор, где она преобразовывается и хранится.
После сборки и подключения оборудования можно подключать потребителей. Это ответственный этап, который требует особого внимания.
Усиливаем сигнал антенны на даче
Подключаем потребителей
Сделать ветрогенератор для своей дачи для человека с опытом обращения с электрикой и инструментами, не является сложным.
Последовательное выполнение указанных пунктов позволяет получить тихий ветряк, имеющий солидную производительность. Теперь можно подсоединить к агрегату потребителей. обязательным элементом станет инветор.
Преобразователь должен иметь КПД порядка 99 процентов, что позволит пренебречь потерями при его использовании. Система будет включать в себя:
- Аккумуляторные батареи;
- Контроллер;
- Преобразователь.
Батареи используют для аккумуляции электричества. Полученный заряд будет применяться при безветренной погоде или при недостаточной выработке для работы в штатном режиме. Контроллеру надлежит следить за зарядными величинами, что обеспечит продление срока эксплуатации оборудования. Инвертор конвертирует постоянное напряжение в переменное.
Существует вариант для подключения, когда бытовая техника и освещение работает при 12-24 вольтах. В таком случае схема подключения избавляется от инвертора. В доме может находиться и более требовательное оборудование, например, печь для готовки пищи. Ее лучше заменить на модель, работающую от газового баллона, что исключит перегрузки на ветряк.
Запуск и проверка ВЭУ
Место для крепления мачты следует подобрать так, чтобы она стояла строго вертикально. Генератор устанавливают повыше, что увеличит силу ветра. Возле места монтажных работ не должно быть деревьев, а также высоких сооружений, изменяющих и нивелирующих воздушные потоки. Любые помехи требуют пересмотра места установки мачты.
Когда устройство начинает работать, пользователю потребуется выполнить простую проверку. Для этого подключается мультиметр, который покажет уровень напряжения в сети. После этого измерения оборудование можно использовать без опасений. Пользователь может приступать к выбору подходящего напряжения для подачи в дом и хозяйственные постройки и к выбору схемы подачи.
Обслуживание ветрогенераторов
Подобное оборудование требует внимательного отношения. В процессе эксплуатации нужно следить за целостностью и работоспособностью механизмов, входящих в состав устройства.
Кабеля не должны путаться или произвольно закручиваться на опоре. При наличии токосъемника проверяют износ щеток, которые регулярно меняют. Периодически нужно осматривать лопасти, при обнаружении сколов или трещин их следует заменить.
Проводить такие мероприятия стоит после зимы или урагана.
Ветроголовка со временем изнашивается и разрушается природными явлениями. Также могут расшатываться болты, которые периодически подтягивают. Наличие крепления на оттяжках требует, чтобы вовремя была проведена подтяжка тросов.
Диагностику системы безопасности проводить обязательно, так как она исключит повреждение при порывах ветра или аварийные ситуации.
Оборудование ветрогенератора модулем ориентировки по направлению ветра требует, чтобы его работоспособность проверялась, как и положение анемометра. Контроллер может нуждаться в обновлении ПО.
Не забывайте о аккумуляторах, диагностика которых должна проводиться чаще всего. Чем выше производительность ветрогенератора, тем чаще требуется обслуживание. Как только одна батарея выйдет из строя, нагрузка перераспределится на остальные, что станет причиной их поломки.
Ветрогенератор своими руками: схема и чертеж, инструменты и материалы, подробная инструкция
Один из простых способов получить дешёвую электроэнергию — ветрогенератор. Его необязательно покупать, можно построить своими руками, используя правильно составленные чертежи и схемы, детали и материалы.
Принцип работы ветрогенератора
Принцип действия ветрогенератора прост: ветер приводит в движение лопасти, вращающие ротор турбины, который преобразует энергию ветра в механическую. Ветровые турбины бывают:
- с роторами горизонтальной оси;
- с роторами вертикальной оси.
Преимущество последних в том, что они работают независимо от направления ветра и его силы. Мощность, генерируемая самодельным ветрогенератором, составляет от 100 до 6000 Вт. Минимальная скорость, при которой турбина может начать вырабатывать электроэнергию — 2,5-3 м/с, но для достижения номинальной мощности необходима скорости ветра от 10 м/с.
Ротор обычно вращается со скоростью 15–20 об/мин, тогда как типичный асинхронный генератор вырабатывает электричество со скоростью более 1500 об/мин. Для самодельного ветряка подойдёт автомобильный генератор на 12 вольт.
Принцип работы ветрогенератора
Как сделать ветрогенератор своими руками
Основой создания ветрогенератора является грамотно сделанный проект и подготовленный чертёж. Это очень важно, потому что без чёткого представления о том, как должен выглядеть прибор, будет трудно построить его правильно, не нарушив порядок монтажа всех элементов.
Чертежи и схемы
Начинать нужно с составления общего эскиза ветротурбины, пометив ключевые элементы: башню, генератор, деревянное основание, лопасти и ступицу, которая соединяет их вместе.
Самостоятельно составленная схема может быть не сильно подробной: в этом нет необходимости.
Её следует использовать для общего представления о том, каким будет расположение различных частей ветряного двигателя, и как конструкция будет выглядеть на завершающих этапах.
Схема сборки ветроэлектрического генератора
После подготовки схемы нужно выставить правильные размеры ветрогенератора. Они должны включать в себя высоту, длину и ширину деревянного основания, которое соединяет генератор и хвостовой плавник с башней.
Также определить размеры для лопастей из металлических труб или труб из ПВХ, в зависимости от того, какой материал будет использоваться.
Отдельные измерения нужны для хвостового плавника: высота, ширина и длина, а также диаметр – для лезвий, которые определяют размер ветровой турбины.
После того как будет готов чертёж и черновой набросок устройства с выставленными размерами, можно переходить к подготовке материалов и инструментов для работы.
Необходимые инструменты и материалы
Для изготовления самодельного ветряка потребуются такие детали:
- ротор с лопастями;
- редуктор для регулирования скорости вращения ротора;
- гелевый или щелочной аккумулятор для питания электроприборов;
- инвертор для трансформации тока;
- хвостовая часть;
- мачта.
Ротор с лопастями можно сделать самостоятельно, тогда как остальные элементы, вероятно, придётся купить или собрать из необходимых деталей. Кроме этого, для сборки самодельного ветряка потребуются такие инструменты и материалы:
- пила по дереву;
- ножницы по металлу;
- горячий клей;
- паяльник;
- дрель.
Обязательно нужны винты и болты для соединения лезвий со ступицей и для скрепления металлической трубы с деревом.
Лопасти для ветрогенератора своими руками
Изготавливая лопасти самостоятельно, стоит особое внимание уделить соблюдению заданной чертежом формы изделий. Лопасти могут быть крыльчатого или парусного типа. Второй более прост в изготовлении, но имеет невысокий КПД, что делает его неэффективным в самодельных ветрогенераторах даже средних размеров.
Для изготовления лопастей самодельного ветрогенератора подойдут такие материалы как:
- пластик;
- дерево;
- алюминий;
- стекловолокно;
- поливинилхлорид.
Устройство лопастной части ветрогенератора
Если выбирать поливинилхлорид, то для создания лопастей отлично подойдут ПВХ-трубы диаметром от 160 мм.
Пластик и дерево — менее износостойкие материалы, которые под воздействием осадков и сильного ветра через несколько лет придут в негодность.
Оптимальный вариант — алюминий: он прочный и лёгкий, устойчивый к разрыву и залому, невосприимчивый к влаге и повышенным температурам.
Пошаговая инструкция по изготовлению
Когда все чертежи будут составлены, а материалы и инструменты подготовлены, можно начинать собирать ветрогенератор своими руками, руководствуясь следующим порядком:
Ветрогенератор может прослужить гораздо дольше, если покрасить не только лопасти, но основание, вал и крышку двигателя. Чтобы включить установку потребуется комплект проводов, зарядное устройство, амперметр и аккумулятор.
Подготовка автомобильного генератора
Для того чтобы сделать ветрогенератор своими руками из автомобильного генератора? потребуется установка силой от 95A с напряжением 12 В. При 125 оборотах в минуту он вырабатывает 15,5 Вт, а при 630 оборотах этот показатель составит 85,7 Вт.
Если говорить о нагрузке в 630 об/мин, то вольтметр покажет 31,2 вольт, а амперметр – 13,5 ампер. Таким образом, мощность генератора составит 421,2 Вт.
Для достижения этого показателя необходимо использовать неодимовые магниты, которые в 7 раз эффективнее, чем ферритовые.
В начале подготовки автомобильного генератора нужно удалить роторную обмотку магнитного возбуждения и электронные щётки с коллектором.
На место кольцевых ферромагнетиков нужно установить неодимовые магниты в количестве 3 штук, размер каждого из них должен составлять 85 х 35 х 15 миллиметров.
Недостатком использования мощных магнитов может стать «залипание», затрудняющее движение вала. Для его уменьшения магниты должны размещаться под небольшим углом относительно друг друга.
Перед запуском генератора, его нужно протестировать на токарном станке, раскрутив вал до 950–1000 об/мин. Если устройство работает нормально, отдача будет составлять не менее 200 Вт. В большинстве случаев подойдёт классическая силовая установка с вертикальной осью: она характеризуется низкими оборотами и бесшумностью.
В процессе эксплуатации ветрогенератора рекомендуется периодически проверять надёжность креплений у основания мачты, смазывать подшипники поворотного устройства, проводить балансировку наклона установки. Раз в полгода рекомендуется проверять и менять электроизоляцию, которая нередко повреждается из-за использования в неблагоприятных условиях.
Самодельный ветрогенератор, собранный из автомобильного генератора и простых деталей, способен обеспечить электроэнергией небольшой дом и стать автономным резервным источником питания. Экологически безопасный и нетребовательный в обслуживании, он окупится в течение 2–4 лет в зависимости и прослужит десятки лет.
