Сборка самодельного ветрогенератора: варианты конструкции от пользователей
О том, как самостоятельно выполнить расчет ветрогенератора, мы рассказывали в одном из прошлых материалов. Сегодня вашему вниманию будут представлены модели ВЭУ, построенные пользователями нашего портала. Также мы поделимся полезными советами, которые помогут собрать установку и не допустить при этом ошибок. Строительство ветрогенератора своими руками – задача сложная. Безошибочно справиться с ее решением может далеко не каждый (даже опытный) практик. Впрочем, любая вовремя обнаруженная ошибка может быть исправлена. На то мастеру – голова и руки.
В статье рассмотрены вопросы:
- Из каких материалов и по каким чертежам можно изготовить лопасти ветрогенератора.
- Порядок сборки аксиального генератора.
- Стоит ли переделывать автомобильный генератор под ВЭУ и как это правильно сделать.
- Как защитить ветрогенератор от бури.
- На какой высоте устанавливать ветрогенератор.
Изготовление лопастей
Если у вас еще нет опыта в самостоятельном изготовлении винтов для домашней ВЭУ, рекомендуем не искать сложных решений, а воспользоваться простым методом, доказавшим свою эффективность на практике. Заключается он в изготовлении лопастей из обыкновенной канализационной ПВХ трубы. Этот метод прост, доступен и дешев.
Михаил26 Пользователь
Теперь о лопастях: сделал из 160-й рыжей канализационной трубы со вспененным внутренним слоем. Делал по расчету, представленному на фото.
«Рыжая» труба упомянута пользователем не случайно. Именно этот материал лучше держит форму, устойчив к температурным перепадам и дольше служит (в сравнении с серыми трубами ПВХ).
Чаще всего в домашней ветроэнергетике используются трубы диаметром от 160 до 200 мм. С них и следует начинать свои эксперименты.
Форма и конфигурация лопастей – это параметры, которые зависят от диаметра трубы, из которой они изготовлены, от диаметра ветроколеса, от быстроходности рабочего винта и других расчетных характеристик. Чтобы не забивать себе голову аэродинамическими расчетами, вы можете воспользоваться готовой таблицей, которую выложил в соответствующей теме нашего портала ее автор. Она позволит определить геометрию лопастей, подставляя в расчетную таблицу свои собственные значения (диаметр трубы, быстроходность винта и т. д.).
Приноровился пилить электролобзиком. Получается реально быстро и качественно. Примечание: обязательно ставьте большой свободный ход пилки на лобзик, чтобы пилку не закусывало и не ломало.
Конструкция аксиального генератора
Делая выбор между трехфазным или однофазным генератором, лучше остановить свой выбор на первом варианте. Трехфазный источник тока менее подвержен вибрациям, возникающим из-за неравномерности нагрузки, и позволяет получать постоянную мощность при одинаковых оборотах ротора.
BOB691774 Пользователь
Однофазные генераторы мотать не стоит: испытано и давно проверено на практике. Только на трех фазах можно получить достойные генераторы.
Расчетные параметры генератора, о которых мы рассказывали в нашем предыдущем материале, определяются текущими потребностями в электроэнергии. И чтобы на практике они соответствовали объему вырабатываемой мощности, конструкция аксиального генератора должна отвечать определенным требованиям:
- Толщина всех дисков (ротора и статора) должна равняться толщине магнитов.
- Оптимальное соотношение катушек и магнитов – 3:4 (на каждые 3 катушки – 4 магнита). На 9 катушек – 12 магнитов (по 6 на каждый диск ротора), на 12 катушек – 16 магнитов и так далее.
- Оптимальное расстояние между двумя соседними магнитами, расположенными на одном диске, равно ширине этих магнитов.
Увеличение расстояния между двумя соседними магнитами приведет к неравномерной выработке электроэнергии. Уменьшить это расстояние можно, но лучше, все же, соблюдать оптимальные параметры.
Aleksei2011 Пользователь
Ошибочно делать расстояние между магнитами равным половине ширины магнита. Один человек оказался прав, когда говорил, что расстояние должно быть не меньше ширины магнита.
Если не вникать в скучную теорию, то схема перекрытия катушек аксиального генератора постоянными магнитами на практике должна выглядеть следующим образом.
В каждый момент времени одинаковые полюса магнитов аналогичным образом перекрывают обмотки катушек отдельно взятой фазы.
Aleksei2011
Вот так в реале: всё совпадает с рисунком почти на 100%, только катушки совсем немного отличаются по форме.
Последовательность сборки аксиального генератора рассмотрим на примере устройства, собранного пользователем Aleksei2011.
Aleksei2011
На этот раз я делаю дисковый аксиальный генератор. Диаметр дисков – 220 мм, магниты – 50*30*10 мм. Всего – 16 магнитов (по 8 штук на дисках). Катушки мотал проводом Ø1.06 мм по 75 витков. Катушек – 12 штук.
Изготовление статора
Как видно на фото, катушки имеют форму, похожую на вытянутую каплю воды. Это делается для того, чтобы направление движения магнитов было перпендикулярным длинным боковым участкам катушки (именно здесь индуцируется максимальная ЭДС).
Если используются круглые магниты, внутренний диаметр катушки должен примерно соответствовать диаметру магнита. Если же используются квадратные магниты, конфигурация витков катушки должна быть построена таким образом, чтобы магниты перекрывали прямые отрезки витков. Установка более длинных магнитов особого смысла не имеет, ведь максимальные значения ЭДС возникают лишь на тех участках проводника, которые расположены перпендикулярно направлению движения магнитного поля.
Изготовление статора начинается с намотки катушек. Катушки проще всего мотать по заранее заготовленному шаблону. Шаблоны бывают самыми разными: от небольших ручных приспособлений до миниатюрных самодельных станков.
Катушки каждой отдельно взятой фазы соединяются между собой последовательно: конец первой катушки соединяется с началом четвертой, конец четвертой – с началом седьмой и т. д.
Напомним, что при соединении фаз по схеме «звезда» концы обмоток (фаз) устройства соединяются в один общий узел, который будет являться нейтралью генератора. При этом три свободных провода (начало каждой фазы) подключаются к трехфазному диодному мосту.
Когда все катушки будут собраны в единую схему, можно готовить форму под заливку статора. После этого погружаем в форму всю электрическую часть и заливаем эпоксидной смолой.
Aleksei2011
Далее выкладываю фото готового статора. Заливал обычной эпоксидной смолой. Снизу и сверху стеклоткань положил. Внешний диаметр статора – 280 мм, внутреннее отверстие – 70 мм.
Изготовление ротора для аксиальника
Чаще всего самодельные аксиальные генераторы делают на основе автомобильной ступицы и совместимых с ней тормозных дисков (можно использовать самодельные металлические диски, как это сделал Aleksei2011). Схема будет следующей.
В этом случае диаметр статора больше, чем диаметр ротора. Это позволяет прикрепить статор к раме ветрогенератора с помощью металлических шпилек.
Aleksei2011
Шпильки для крепления статора М6 стоят (в количестве 3-х штук). Это исключительно для теста генератора. Впоследствии их будет 6 штук (М8). Я думаю, что для генератора такой мощности этого будет вполне достаточно.
В некоторых случаях диск статора крепится к неподвижной оси генератора. Подобный подход позволяет сделать конструкцию генератора менее габаритной, но принципы работы устройства от этого не меняются.
Противоположные магниты должны быть направлены друг к другу разноименными полюсами: если на первом диске магнит обращен к статору генератора своим южным полюсом «S», то противоположный ему магнит, расположенный на втором диске, должен быть обращен к статору полюсом «N». При этом магниты, расположенные рядом на одном диске, также должны быть сориентированы разнонаправлено.
Сила магнитного поля, которое создают неодимовые магниты, довольно велика. Поэтому регулировать расстояние между дисками статора и ротором генератора следует, используя шпилечно-резьбовое соединение.
Это вариант конструкции, в которой диаметр ротора больше диаметра статора. Статор в этом случае крепится к неподвижной оси устройства.
Также для регулировки расстояния между дисками можно использовать распорные втулки (или шайбы), которые устанавливаются на неподвижную ось генератора.
Расстояние между магнитами и статором должно быть минимальным (1…2 мм). Клеить магниты на диски генератора можно обыкновенным суперклеем. Правильнее всего осуществлять наклейку магнитов, используя заранее заготовленный шаблон (например, из фанеры).
Вот, что показали предварительные испытания генератора, выполненные пользователем Aleksei2011 с помощью шуруповерта: при 310 об/м с устройства было снято 42 вольта (соединение – звездой). С одной фазы получается 22 вольта. Расчетное сопротивление одной фазы – 0.95 Ом. После подключения АКБ шуруповёрт смог раскрутить генератор до 170 об/м, ток зарядки при этом составил 3.1А.
После длительных экспериментов, которые были связаны с модернизацией рабочего винта и другими менее масштабными усовершенствованиями, генератор продемонстрировал свои максимальные характеристики.
Aleksei2011
Наконец, к нам пришёл ветер, и я зафиксировал максимальную мощность ветряка: ветер усилился, а порывы временами достигали 12 – 14м/с. Максимальная зафиксированная мощность – 476 Ватт. При ветре 10м/с ветряк выдаёт примерно 300 Ватт.
Ветроэнергетическая установка из автомобильного генератора
Популярным решением среди людей, практикующих изготовление ВЭУ своими руками, является переделка автомобильного генератора под альтернативные нужды. Несмотря на всю привлекательность подобной затеи, следует отметить, что автомобильный генератор в том виде, в котором он устанавливается на двигатель транспортного средства, довольно проблематично использовать в составе ветроэнергетической установки. Разберемся – почему:
- Во-первых, обмотка катушек стандартного автомобильного генератора состоит всего из 5…7 витков. Следовательно, чтобы такой генератор начал давать зарядку АКБ, его ротор необходимо раскрутить примерно до 1200 об/мин.
- Во-вторых, магнитная индукция в стандартном автомобильном генераторе возникает благодаря катушке возбуждения, которая встроена в ротор устройства. Чтобы такой генератор смог работать без подключения к дополнительному источнику питания, его необходимо оснастить постоянными магнитами (желательно – неодимовыми) и внести определенные коррективы в обмотку статора.
Переделанный автогенератор (на магниты) имеет право на жизнь. У меня сейчас два таких. На ветре 8 м/с с двухметровыми винтами дают честные 300 Ватт каждый.
Переделка автомобильного генератора под ВЭУ требует определенной сноровки. Поэтому приступать к ней желательно, имея за плечами опыт перемотки асинхронных двигателей или генераторов со стандартным цилиндрическим статором (и те, и другие при желании можно превратить в альтернативную энергетическую установку). Переделка автомобильного генератора имеет свои нюансы. Понять их будет намного проще, если обратиться к опыту пользователей, которые успели достичь в этой сфере определенных успехов.
Защита кабеля от перекручивания
Как известно, ветер не имеет постоянного направления. И если ваш ветрогенератор будет вращаться вокруг своей оси подобно флюгеру, то без дополнительных мер защиты кабель, идущий от ветрогенератора к другим элементам системы, быстро перекрутится и в течение нескольких дней придет в негодность. Предлагаем вашему вниманию несколько способов защиты от подобных неприятностей.
Способ первый: разъемное соединение
Наиболее простой, но совершенно непрактичный способ защиты заключается в установке разъемного кабельного соединения. Разъем позволяет распутать скрутившийся кабель вручную, отключив ветрогенератор от системы.
w00w00 Пользователь
Я знаю, что некоторые внизу ставят что-то типа штепселя с розеткой. Закрутило кабель – отключил от розетки. Затем – раскрутил и воткнул вилку обратно. И мачту опускать не надо, и токосъёмники не нужны. Я это на форуме по самодельным ветрякам прочитал. Судя по словам автора, все работает и не перекручивает кабель слишком уж часто.
Способ второй: использование жесткого кабеля
Некоторые пользователи советуют подключать к генератору толстые, упругие и жесткие кабели (например, сварочные). Метод, на первый взгляд, ненадежный, но имеет право на жизнь.
user343 Пользователь
Нашел на одном сайте: наш способ защиты заключается в использовании сварочного кабеля с жестким резиновым покрытием. Проблема скрученных проводов в конструкции малых ветровых турбин сильно переоценена, а сварочный кабель #4…#6 имеет особые качества: жесткая резина не дает кабелю скручиваться и препятствует повороту ветряка в одном и том же направлении.
Способ третий: установка токосъемных колец
На наш взгляд, полностью защитить кабель от перекручивания поможет только установка специальных токосъемных колец. Именно такой способ защиты реализовал в конструкции своего ветрогенератора пользователь Михаил 26.
Защита ветрогенератора от бури
Речь идет о защите устройства от ураганов и сильных порывов ветра. На практике она реализуется двумя способами:
- Ограничением оборотов ветроколеса с помощью электромагнитного тормоза.
- Уводом плоскости вращения винта от прямого воздействия ветрового потока.
Первый способ основан на подключении балластной электрической нагрузки к ветрогенератору. О нем мы уже рассказывали в одной из предыдущих статей.
Второй способ предполагает установку складывающегося хвоста, позволяющего при номинальной силе ветра направлять винт навстречу ветровому потоку, а во время бури, наоборот – уводить винт из-под ветра.
Защита складыванием хвоста происходит по следующей схеме.
- В безветренную погоду хвост расположен немного под наклоном (вниз и в сторону).
- При номинальной скорости ветра хвост выпрямляется, а винт становится параллельно воздушному потоку.
- Когда скорость ветра превышает номинальные значения (например, 10 м/с), давление ветра на винт становится больше, чем сила, создаваемая весом хвоста. В этот момент хвост начинает складываться, а винт уходит из-под ветра.
- Когда скорость ветра достигает критических значений, плоскость вращения винта становится перпендикулярно потоку ветра.
Когда ветер ослабевает, хвост под собственной тяжестью возвращается в исходное положение и поворачивает винт навстречу ветру. Для того чтобы хвост смог вернуться в исходное положение без дополнительных пружин, используется поворотный механизм с наклонным шкворнем (шарниром), который устанавливается на оси поворота хвоста.
Ось поворота хвоста установлена под наклоном: на 20° относительно вертикальной оси и на 45° относительно оси горизонтальной.
Для того чтобы механизм мог выполнять свою основную функцию, ось мачты должна находиться на определенном расстоянии от оси вращения турбины (оптимально – 10 см).
Чтобы при резких порывах ветра хвост не сложился и не попал под винт, с обеих сторон механизма необходимо приварить ограничители.
Рассчитать размеры хвоста и их зависимость от других параметров ВЭУ вам поможет таблица Excel с уже готовыми формулами. В ней желтым цветом обозначена область переменных значений.
Оптимальная площадь хвостового оперения составляет 15%…20% от площади ветроколеса.
Вашему вниманию представлен наиболее распространенный вариант механической защиты ветрогенератора. В том или ином виде он успешно используется на практике пользователями нашего портала.
WatchCat Пользователь
При шторме тормозить винт надо его уводом из-под ветра. У меня, к примеру, при слишком сильном ветре ветряк опрокидывается винтом вверх. Не самый лучший вариант, ведь возврат в рабочее положение сопровождается заметным ударом. Но за десять лет ветряк не сломался.
Несколько слов о правильной установке ветрогенератора
Выбирая место и высоту мачты, которые бы оптимально подошли для установки ветрогенератора, следует ориентироваться на самые разные факторы: рекомендуемая высота, наличие препятствий вблизи ВЭУ, а также собственные наблюдения и замеры.
Для того чтобы рассчитать оптимальную высоту мачты для домашней ВЭУ, необходимо к высоте ближайшего препятствия (дерева, здания и т. д.), которое находится в радиусе 100 метров от мачты ветряка, прибавить еще 10 метров. Таким образом вы получите высоту нижней точки ветроколеса.
Leo2 Пользователь
В США, например, минимально рекомендованная высота мачты для ВЭУ мощностью несколько кВт – 15 м, но чем выше, тем лучше. Нижняя часть ветроколеса должна быть, как минимум, на 10 м выше ближайшего самого высокого препятствия. Конечно, предварительно необходимо обследовать местность и выбрать оптимальную высоту мачты. На глаз это может сделать только очень опытный специалист. Во всех других случаях нужно проводить тщательные замеры в течение года (как минимум).
В процессе установки самодельных ветрогенераторов теория очень часто расходится с практикой, поэтому, в среднем, самодельные мачты имеют высоту от 6 до 12 метров. Основное преимущество самодельных вышек (мачт) заключается в том, что если какие-либо параметры не будут соответствовать вашим потребностям, конструкцию, габариты и высоту установки в любой момент можно изменить.
Перед осуществлением сварочных работ, связанных с ремонтом или модернизацией конструкции, генератор необходимо отключить и снять с мачты. В противном случае под действием сварочных токов постоянные магниты могут выйти из строя (размагнититься).
Богатый опыт пользователей, посвященный созданию самодельных ветроэлектрических установок, собран в одном из разделов нашего строительного портала. Если вы всерьез интересуетесь альтернативной энергетикой, рекомендуем прочитать статью, посвященную организации системы электроснабжения на основе самодельных солнечных панелей (батарей). Наверняка, вас заинтересует и небольшое видео об особенностях правильного построения мощной и функциональной системы электроснабжения загородного дома, которая по классической схеме подключается к стандартной трансформаторной подстанции.
Как сделать ветряной генератор своими руками?
Альтернативные источники энергии — это то, о чем мечтает почти каждый владелец загородного дома, усадьбы и т. д. Такие источники могут обеспечить жилье необходимым электричеством, а платить за него не придется вовсе, особенно если сделать все своими руками. Поэтому стоит рассмотреть в качестве такого источника ветряной генератор.
Разрешается ли законом установка оборудования?
Прежде чем приступать к практическому этапу, покупке нужных вещей и прочего, стоит разобраться с тем, можно ли с точки зрения внешних факторов заняться установкой такого приспособления.
К примеру, если необходимо обеспечить электрической энергией небольшой загородный дом или усадьбу, вполне хватит небольшого ветряного генератора с мощностью на 1 кВт. На территории Российской Федерации данные приборы были приравнены к бытовым. Это значит, что нет необходимости в дополнительном пакете документов, разрешениях или прочем. К тому же налогов, которые накладываются на добычу электроэнергии, в случае ее использования для бытовых нужд человека, также не предусматривается. Это значит, что установка малого ветряка поможет добывать энергию и использовать ее в своих целях, не выплачивая при этом государству никаких средств. Единственное, о чем следует позаботиться, — это сведения о местных актах на добычу электроэнергии таким образом.
Характеристики ветряка
Несмотря на то что ветряной генератор вполне может быть установлен на участке без каких-либо претензий со стороны государства, проблемы могут возникнуть с соседями, к примеру. Может случиться так, что он будет мешать другим людям, что вызовет претензии и возможные жалобы. По этим причинам необходимо большое внимание уделить некоторым параметрам как при покупке, так и при самостоятельном изготовлении.
- Высота мачты. Во время сборки ветряного генератора нужно помнить о том, что существуют ограничения на высоту для построек индивидуального предназначения. Если рядом имеется аэропорт, тоннель или мост, то высота строения не может превышать 15 метров.
- Шум от работы оборудования. Естественно, что во время работы ротор и лопасти будут производить некоторый шум. Чтобы измерить данный параметр, есть специальные приборы. После измерения необходимо задокументировать полученные результаты. Они не должны превышать шумовых норм.
- Помехи в эфире. Во время обустройства ветряка необходимо озаботиться тем, чтобы он не создавал помех в эфире. Это актуально лишь для тех мест, где генератор в принципе способен создать такие неприятности.
- Экологическая составляющая. Редко, но все же могут быть претензии и от этой службы. Они могут быть предъявлены лишь в том случае, если ветряной генератор для дома будет находиться на пути миграции птиц, чем будет им мешать. Однако это происходит крайне редко.
Если устройство изготавливается своими руками, то этим параметрам нужно уделить особое внимание. Если же ветряк покупной, то стоит проверить его технический паспорт, чтобы ознакомиться со всеми характеристиками.
Принцип работы устройства
Для того чтобы успешно собрать ветряной генератор для дома, необходимо понимать, как он работает. Довольно часто данную установку также называют ветроэлектрической (ВЭУ). Данное оборудование используется для того, чтобы превращать кинетическую энергию, создаваемую ветром, для преобразования ее в механическую. Механическая энергия, в свою очередь, будет вращать ротор, в результате чего и будет образовываться электрическая энергия.
Состав ветроэлектрической установки следующий:
- несколько лопастей, которые будут образовывать пропеллер;
- вращающийся ротор турбины;
- необходим сам генератор и ось генератора;
- потребуется инвертор, который будет играть роль преобразователя переменного тока в постоянный, чтобы заряжать батареи;
- аккумулятор.
Суть работы данного устройства намного проще, чем кажется на первый взгляд. Сила ветра будет вращать лопасти, которые связаны с ротором. Вращение данного приспособления будет создавать переменный ток трехфазного типа. Он, в свою очередь, будет использоваться для того, чтобы заряжать аккумуляторную батарею постоянного тока. После этого в работу вступает инвертор, который будет преобразовывать постоянный ток и делать его пригодным для использования в бытовых целях.
Принцип работы любого сделанного своими руками ветряного генератора или же купленного состоит в том, что во время вращения лопастей будет образовываться сразу три разных вида силы. Они делятся на три типа по виду своего воздействия и могут быть тормозящими, подъемными и импульсными. Два последних типа воздействия будут постоянно преодолевать тормозящую, что приведет в движение маховик. У генератора имеется неподвижная часть, статор, на котором ротор будет создавать поле магнитного типа, чтобы была возможность передавать электрическую энергию по проводам.
Разновидности устройств
На сегодняшний день существует несколько признаков, по которым можно разделить на несколько групп сделанные своими руками ветряные генераторы или покупные.
Отличие может заключаться в количестве лопастей, которые имеются у пропеллера. Материал, из которого изготавливаются данные лопасти, также играет важную роль. Можно разделить на разные группы по расположению оси вращения по отношению к поверхности земли. Последнее — это шаговый признак винта.
На сегодняшний день можно встретить модели, у которых имеется одна, две или три лопасти, а также могут быть многолопастные приспособления. Отличительная особенность многолопастных заключается в том, что они будут вращаться даже при слабом ветре. Однако стоит отметить, что такие ветряные генераторы для частного дома чаще используются в том случае, если сам процесс поворота важнее, чем выработка электроэнергии. Другими словами, его можно использовать для подъема воды из глубокого колодца, к примеру.
Сами по себе лопасти могут быть двух типов — жесткими или парусными. Отличие состоит в материале, который используется для сборки. Парусные менее прочные и изготавливаются обычно из металла или стеклопластика. К тому же они гораздо дешевле, чем жесткие, но при этом их придется достаточно часто менять или ремонтировать, так как они менее прочные.
Что касается отличия по расположению оси вращения, то, естественно, что может быть всего два вида — горизонтальные и вертикальные. Каждый из них имеет свои положительные качества. Горизонтальное расположение лопастей дает больше мощности на выходе, а вертикальное позволит им реагировать практически на любое слабое дуновение ветра. По шаговому признаку модель может быть фиксированной или изменяемой. Сделать ветряной генератор для дома своими руками с изменяющимся шагом достаточно сложно, но в таком случае появится возможность регулировать скорость вращения лопастей. Фиксированные конструкции гораздо проще и надежнее в данном случае.
ВЭУ роторного типа
Как сделать ветряной генератор в домашних условиях? В данном случае будет рассмотрен вариант изготовления ветряка с вертикально расположенной осью вращения. Данная модель с ротором вполне способна обеспечить электроэнергией небольшой садовый домик, некоторые хозяйственные постройки и освещение в темное время суток близлежащей территории.
Что потребуется для работы
Для того чтобы успешно собрать такое устройство, необходимо запастись нужными материалами. В данном случае будет представлен набор, при помощи которого получится изготовить ветряк с максимальной мощностью в 1,5 кВт.
- Первая необходимая деталь — это генератор автомобиля на 12 В.
- Потребуется аккумулятор также на 12 В гелиевого или кислотного типа.
- Нужно купить выключатель полугерметического типа «кнопка», также рассчитанного на 12 В.
- Так как нужно сделать ветряной генератор своими руками на 220 В, то потребуется преобразователь с 12 В на 220 В, а также преобразователь мощности 700 Вт — 1500 Вт.
- Потребуется достаточно большая емкость, которая будет выполнена из алюминия или нержавеющей стали. В данном случае можно использовать даже ведро или большую кастрюлю.
- Из автомобиля, кроме аккумулятора, потребуется также реле контроля лампы, отвечающее за зарядку данного аккумулятора.
- Вольтметр автомобильного типа.
- Для фиксации потребуется много болтов и шайб.
- Для соединения электрики нужны провода с сечением по 4 и 2,5 мм 2 .
- Чтобы закрепить генератор на мачте, нужно два мощных хомута.
Далее во время работы не обойтись без таких инструментов, как болгарка или же ножницы по металлу. Также потребуется строительный карандаш или маркер, чтобы делать разметку, рулетка для измерений, кусачки, сверла, электрическая дрель, отвертки и набор ключей. Другими словами, стандартный набор инструментов, который есть у любого хорошего хозяина.
Начало работ
Работы по изготовлению ветряного генератора энергии начинаются с того, что нужно взять емкость из нержавеющей стали или алюминия. Чаще всего используется ведро, большая кастрюля, выварка и прочее. Это будет основа для будущего ветряка.
Используя рулетку и маркер или карандаш, необходимо поделить емкость на 4 равные части. Далее, естественно, необходимо разрезать данный металл по разметке. Для этого обычно используется болгарка, однако если основа сделана из такого материала, как оцинкованный металл или окрашенная жесть, то придется работать ножницами, так как такие материалы просто перегреются во время резки болгаркой. Это будут лопасти, однако разрезать полностью конструкцию не стоит. Теперь необходимо приступить к переделыванию шкива генератора.
И в днище емкости, и в шкиве генератора нужно сделать разметку и просверлить отверстия под болты. Здесь очень важно следить за симметричным расположением, чтобы не возникло дисбаланса при вращении.
После этого необходимо отогнуть лопасти, но не слишком сильно. Здесь важно учесть сторону, в которую будет вращаться генератор. Чаще всего направление идет по ходу часовой стрелки.
Что касается изгиба лопастей, то площадь этих приспособлений будет напрямую влиять на скорость вращения, так как меняется плоскость воздействия воздушного потока на приспособление.
После всех этих манипуляций на шкив генератора крепится ведро или другая емкость с готовыми отверстиями для болтов.
Генератор крепится к мачте и фиксируется подготовленными хомутами. После этого необходимо подсоединить провода и собрать электрическую цепь.
Здесь придется иметь на руках схему, придется запомнить цвета всех проводов и маркировку контактов. Позже все это обязательно понадобится, а пока можно крепить провода также на мачте ветряка.
Домашний ветряной генератор также требует подключения аккумулятора. Чтобы его подключить, потребуются ранее купленные провода сечением 4 мм 2 . Протяженности в 1 метр будет вполне достаточно. Для подключения к данной сети нагрузки, то есть потребителей электрической энергии (световых ламп, бытовых приборов и т. д.), вполне хватит проводов по 2,5 мм 2 . После этого потребуется установить и подключить к цепи инвертор, для этого опять нужны провода 4 мм 2 .
Плюсы и минусы устройства
Если с тем, как сделать ветряной генератор такой модели, все стало понятно, то стоит рассмотреть, какими плюсами и минусами будет обладать собранная конструкция. Если все работы были выполнены в точной последовательности и аккуратно, то все будет работать исправно и без проблем. Если подключить к такому ветряку преобразователь, к примеру, на 1000 Вт и аккумулятор на 75 А, то мощности хватит не только на подключение бытовых приборов, но и на охранную сигнализацию или на систему видеонаблюдения. Среди основных достоинств следующие пункты:
- экономичность;
- все элементы достаточно простые и дешевые, а значит, их можно легко отремонтировать или же просто заменить на новые при необходимости;
- нет необходимости в создании особых условий для работы;
- приспособление довольно простое, а потому надежное;
- во время работы не будет издавать сильного шума.
Отрицательных сторон не много, но все же они есть. Производительность не слишком высокая у таких установок, а также достаточно сильно зависит от порывов ветра. Слишком сильный ветер может достаточно легко сорвать самодельный пропеллер.
ВЭУ на магнитах
На территории Российской Федерации магниты неодимового типа появились достаточно недавно. По этой причине и возможность собрать ВЭУ аксиального типа с безжелезными статорами появилась недавно. Если сразу после выпуска цена была достаточно высокая, то на данный момент спрос упал, так как рынок насытился, что привело и к снижению цен. Поэтому появилась возможность использования домашними мастерами.
Краткое описание устройства
Как сделать ветряной генератор такого типа? Полное описание сборки займет огромное количество времени, а также оно требует хороших знаний в области работы магнитов и обращения с ними. Поэтому в статье представлена более краткая инструкция. Если она будет проста и понятна, то в таком случае можно углубиться в изучение этого вопроса.
Во-первых, длина мачты у таких ветряков должна быть от 6 до 12 метров.
Во-вторых, придется бетонировать площадку под установку, так как такая высота слишком велика, чтобы избежать этого этапа. Сам по себе ветряк будет крепиться на самом верху мачты, а потому внизу необходимо предусмотреть крепление, которое при помощи лебедки позволит собственноручно в любое время опускать или поднимать трубу. Это необходимо, чтобы была возможность добраться до ветряка, если его придется чинить. Для изготовления винта в данном случае можно использовать трубу из ПВХ материала с диаметром в 160 мм. Она будет использоваться в качестве основы для вырезания винта длиной в 2 метра и лопастей для него. Количество лопастей лучше всего сделать шесть, а вот их форму придется подобрать опытным путем, чтобы получить максимальную выгоду. Цель в данном случае — это достичь максимального крутящего момента при низких оборотах конструкции. Так как необходимо будет уберечь винт от очень сильного ветра, придется сделать складной хвост для него. Энергия, которая будет вырабатываться ветряным источником, должна накапливаться в аккумуляторах, как и в первом случае.
В конце следует добавить, что можно делать ветряной генератор на 10 кВт, к примеру. Однако в этом случае его мощность будет огромной и использовать его только в бытовых целях неразумно. Кроме того, потребуется разрешение на эксплуатацию мощного источника альтернативного питания. К тому же, скорее всего, придется платить налог, так как электричество будет использоваться не только для обеспечения индивидуальных потребностей человека.
В данном случае были представлены две модели, обе из которых можно собрать своими руками. Их особенности и преимущества несколько отличаются, однако оба вида вполне могут эксплуатироваться самостоятельно.
Как собрать ветряной генератор своими руками для дома
Многие владельцы загородных домов хотели бы использовать альтернативные источники энергии. Аналогичного мнения придерживаются и жители городских квартир из-за постоянного роста стоимости электроэнергии. При желании можно собрать простой ветряной генератор и установить его на своем участке.
Правовые вопросы установки ветряка
Перед началом работ по созданию ветрогенератора своими руками стоит разобраться в законности использования этого агрегата. Чтобы обеспечить дачный участок электроэнергией, вполне достаточно использовать установки, мощность которых не превышает 1 кВт. На территории России они считаются бытовыми, и для их использования не требуется разрешение или сертификат.
Также со стороны государства не предусмотрены и дополнительные налоги на производство энергии для бытовых потребностей. В результате можно смело собирать ветряки своими руками для дома и использовать бесплатную электроэнергию. Однако стоит дополнительно проконсультироваться в местных органах власти на предмет наличия каких-либо правовых нормативов по данному вопросу.
Кроме этого, не стоит исключать возможность жалоб со стороны соседей, если они начнут испытывать неудобства при использовании этого агрегата. Решив собрать ветровой генератор своими руками, стоит обратить внимание на несколько его параметров:
- Высота мачты — вблизи от аэропортов, мостов, а также тоннелей нельзя возводить строения высотой более 15 метров.
- Шум при эксплуатации — крайне важно после установки проконтролировать показатель шума, чтобы не превысить установленные законом нормы.
- Помехи в эфире — при создании агрегата стоит предусмотреть соответствующие защитные механизмы.
Кроме этого, могут возникнуть претензии со стороны экологических служб, если ветряк мешает миграции птиц. Однако такая ситуация крайне маловероятна.
Принцип работы
Ветряной генератор представляет собой устройство, преобразующее кинетическую энергию ветра в механическую с ее последующей конвертацией в электрическую. Происходит это благодаря вращению ротора генератора. Агрегат состоит из следующих элементов:
- Лопасти.
- Ротор турбины.
- Генератор с подвижной осью.
- Инвертор для преобразования переменного тока в постоянный.
- Аккумуляторные батареи.
На лопасти воздействуют три силы, две из которых, подъемная и импульсная, преодолевают третью (тормозящую) и приводят в движение маховик. Вращательное движение передается на ротор генератора, и при его вращении в статоре создается магнитное поле. В результате этого появляется переменный ток, который затем с помощью специального контроллера преобразуется в постоянный и заряжает батарею.
Виды ветряных генераторов
Электроустановки этого типа принято классифицировать в соответствии с несколькими параметрами. Одним из главных здесь можно считать количество лопастей, так как многолопастные начинают работать даже при слабом ветре. Решив собрать ветряной генератор для дома своими руками, следует помнить о том, что лопасти могут быть парусными или жесткими. Проще всего сделать изделия первого типа, но они не отличаются высокой прочностью и требуют частого ремонта.
Отличаются ветроустановки и по расположению оси вращения — горизонтальные и вертикальные. Каждый из этих типов имеет как преимущества, так и недостатки. Если вертикальные устройства более чувствительны, то горизонтальные отличаются высокой мощностью. Последний признак классификации ветряных установок — фиксированный либо изменяемый шаг. В домашних условиях проще собрать агрегат первого типа.
Роторная установка
Собрать такую ветряную электростанцию своими руками довольно просто. При этом ее мощности будет достаточно для обеспечения всех потребностей в электрической энергии на садовом участке.
Подготовительный этап
Владельцам загородных домов можно смело ориентироваться на установки мощностью около 1,5 кВт. Наиболее простым устройством станет агрегат с вертикальной осью вращения. Для его создания потребуются следующие детали и материалы:
- Генератор от автомобиля на 12 В.
- Кислотная или гелиевая аккумуляторная батарея.
- Полугерметичный выключатель типа «кнопка» на 12 В.
- Вместительная емкость из алюминия либо нержавейки.
- Реле контроля заряда АКБ от автомобиля.
- Вольтметр.
- Провода сечением в 2,5 мм 2 и 4 мм 2 .
- 2 хомута для монтажа генератора на мачте.
Кроме этого, потребуются болты с гайками, мерительный инструмент, болгарка либо ножницы по металлу и дрель.
Инструкция по изготовлению
Основу будущего агрегата составит цилиндрическая емкость, например, бочка или ведро. На нее необходимо нанести разметку, разделив емкость на четыре равных части. После этого следует разрезать металл (не до конца), чтобы получились лопасти. В шкиве и днище емкости просверливаются отверстия, которые должны располагаться строго симметрично, чтобы при работе не возник дисбаланс.
После этого лопасти отгибаются с учетом направления вращения используемого генератора, чаще всего по направлению хода часовой стрелки. Также следует помнить, что угол изгиба лопастей оказывает влияние на скорость вращения пропеллера. Закрепив лопасти на шкиве, генератор с помощью хомутов монтируется на мачте.
Основная часть работ на этом завершена, и остается лишь собрать электрическую цепь. Чтобы облегчить эту задачу, во время установки генератора на мачту стоит зарисовать схему соединений. Для подключения батареи следует использовать метровый отрезок провода сечением в 4 мм 2 . В свою очередь для соединения агрегата с сетью стоит воспользоваться проводником 2,5 мм 2 . Инвертор также подключается с помощью провода большего сечения.
Если все работы были проведены в соответствии с инструкцией, то ветряк будет хорошо работать, и при его эксплуатации проблем возникнуть не должно. При этом достоинств у роторной установки значительно больше, чем недостатков. К числу последних можно отнести лишь довольно высокую чувствительность к сильным порывам ветра.
Агрегат аксиального типа
Так как рынок насытился неодимовыми магнитами, стоимость этих изделий значительно снизилась. В результате можно на их основе собрать эффективный ветряк. Основой аксиального генератора станет ступица с тормозными дисками от машины. Перед началом работ ее необходимо очистить, проверить и смазать подшипники, а также покрасить.
Установка магнитов
Всего потребуется около 20 магнитов размера 20х8 мм. При желании можно использовать и большее количество этих изделий. Однако в такой ситуации следует руководствоваться двумя правилами:
- Если генератор будет однофазный, то число магнитов должно соответствовать количеству полюсов.
- Для трехфазного устройства следует придерживаться соотношения полюсов и катушек соответственно 2/3 или 4/3.
Магниты просто наклеиваются на диски ротора, но при этом их полюса должны чередоваться. Чтобы все сделать правильно, стоит предварительно изготовить шаблон-шпаргалку. Предпочтение следует отдать магнитам прямоугольной формы, так как при работе они создают магнитное поле по всей длине. Также следует отметить, что противостоящие магниты должны иметь разные полюса.
Выбор типа генератора
При сравнении одно- и трехфазного устройства, предпочтительнее выглядит второе. Одним из основных недостатков однофазного генератора являются вибрации, возникающие при работе. Причина их появления кроется в разнице амплитуд тока, так как его отдача происходит неравномерно. Благодаря компенсации фаз в трехфазной модели, поддерживается постоянная мощность.
Кроме этого отдача однофазного устройства примерно на 50% меньше. На этом преимущества 3-фазного генератора не заканчиваются. Так как при его работе не возникает вибрация, то шумовые показатели всей ветряной установки будут существенно ниже. При этом не стоит забывать и об увеличении срока эксплуатации, если выбор пал на трехфазную модель генератора.
Изготовление катушек
В создаваемом ветряке процесс зарядки батареи должен стартовать при частоте вращения ротора в 100−150 об/мин. Таким образом, общее число витков на всех катушках находится в диапазоне 1000−1200.Если эти цифры разделить на количество используемых катушек, то можно рассчитать число витков на каждой из них.
Следует помнить, что благодаря увеличению количества полюсов можно повысить мощность всей установки при работе на низких оборотах. На характеристики самодельного генератора серьезное влияние оказывает не только количество магнитов, но и их толщина. Общую мощность генератора можно рассчитать опытным путем. Для этого после изготовления одной катушки ее следует прокрутить в устройстве и измерить напряжение на определенном количестве оборотов без нагрузки.
Дальнейшие расчеты достаточно просты. Можно предположить, что при сопротивлении в 3 Ом на 150 об/мин на выходе получилось 27 В. Если из этого значения вычесть номинальное напряжение аккумулятора (в этом случае 12 В), получится 15 вольт. Для определения силы тока полученный результат (15 В) необходимо разделить на сопротивление катушки (3 Ом), что дает 5 ампер. Катушки необходимо между собой закрепить неподвижно, а выведенные наружу концы фаз соединяются треугольником или звездой. После сборки генератора его стоит проверить на работоспособность.
Финальный этап сборки
Высота мачты в среднем должна составлять от 6 до 12 метров, а ее основание стоит забетонировать. Ветряк монтируется на верхней части мачты и для упрощения ремонтных работ стоит предусмотреть механизм ее подъема и спуска, который будет приводиться в движение с помощью ручной лебедки.
Для изготовления пропеллера отлично подойдет труба из ПВХ с диаметром в 160 мм. Выбор формы лопастей осуществляется опытным путем, а основной задачей на этом этапе является усиление крутящего момента при работе на низких оборотах. Чтобы уберечь винт от сильных порывов ветра, его стоит оснастить складным хвостом.
Каждая из рассмотренных моделей ветряка имеет определенные преимущества и недостатки. Они могут быть достаточно эффективными в различных регионах, но максимальный результат будет получен в местности с частыми и сильными ветрами.
Источник https://blog.brigada174.ru/sborka-samodelnogo-vetrogeneratora-varianty-konstrukcii-ot-polzovatelej/
Источник https://www.syl.ru/article/389815/kak-sdelat-vetryanoy-generator-svoimi-rukami
Источник https://sotka.guru/dachnye-prisposobleniya/generatory/kak-sobrat-vetryanoy-generator-svoimi-rukami-dlya-doma.html
