Ветрогенератор на 220В полностью своими руками

Ветрогенератор на 220В полностью своими руками

Проживая на открытой доступной ветрам местности, просто грех не воспользоваться этим и не сделать небольшой ветряк. Он станет источником бесплатной электроэнергии, которую можно получать круглосуточно. Предлагаемая конструкция ветряка выдает напряжение 220В, что позволяет его использоваться в сочетании с некоторыми нетребовательными потребителями напрямую без дополнительного оборудования.

Материалы:

• Туристический газовый баллон;
• листовая сталь 1-2 мм;
• болты, гайки М6.;
• магниты от двигателя электровелосипеда – 16 шт.;
• эмалированная медная проволока;
• эпоксидная смола;
• алюминиевая профильная труба 10х10 мм;
• пластиковая канализационная труба 110 мм.

Процесс изготовления ветряка

Для изготовления ветряка нужно вырезать из туристического газового баллона или трубы 200 мм 2 кольца шириной 10 и 25 мм.

Затем под них вырезается по заглушке из листовой стали. Эти диски ввариваются в кольца.

Деталь из широкого кольца нужно просверлить в центре под вал ветряка. Она послужит корпусом для статора.

Вторая заготовка будет использована для ротора. Ее необходимо разделить на 3 равные сектора, и на полученных линиях приваривать по 2 болта, чтобы крепить лопасти.

В центр детали ротора изнутри приваривается под прямым углом вал, на котором будет выполняться вращения. Его можно отрезать от якоря любого сгоревшего мотора.

Под вал ветряка подбирается 2 подшипника, или же их можно снять с мотора донора. Подшипники нужно запрессовать в отрезок трубки. Если нет трубы подходящего диаметра, то можно разрезать вдоль имеющуюся большую, сузить ее и заварить.

Эта трубка приваривается внутрь статора в центр. Затем в нее впрессовываются подшипники. После этого ротор и статор стыкуются между собой.

На наружную сторону статора приваривается отрезок трубки, которая послужит кронштейном для крепления к оси вращения вехи. Также к ней в дальнейшем будет закреплен хвост с хвостовой лопастью.

Статор и ротор разбираются обратно. Внутри последнего размещаются постоянные магниты. Их нужно расположить на 4 стороны по 4 шт. Каждая группа помещается с чередованием полярности.

Чтобы закончить статор, необходимо сделать 4 намотки медного провода по 300 витков. Полученные катушки укладываются в него, и спаиваются между собой последовательно. Их концы выводятся к проводу.

Ротор и статор заливаются эпоксидной смолой. После ее высыхания генератор уже способен выдавать электричество, даже при вращении от руки.

К трубе на краю статора нужно приварить крепление для направляющего хвоста ветряка и вехи. Далее генератор окрашивается. Лопасти ветряка делаются из пластиковых полос, вырезанных из канализационной трубы. Они прикручиваются на профильные трубы, которые в свою очередь просверливаются с краю для соединения с ротором.

Генератор устанавливается на веху таким образом, чтобы свободно вращается по оси. Затем на него прикручиваются лопасти. Хвост для улавливания направления ветра делается из отрезка профильной трубы, а его лопатка из листового металла.

В ветреную погоду такой ветряк выдает достаточно много энергии. Он способен безопасно питать нетребовательные потребители напрямую. К примеру, к нему можно подключить ТЭН, даже если обороты ветряка небольшие. При сильном ветре от него будут работать даже слабенькие электродвигатели на 220В.

Смотрите видео

Как сделать ветряной вертикальный генератор для частного дома своими руками – схема сборки самодельного ветряка (ветрогенератора)

При выполнении работ по изготовлению ветряка своими руками, вам придется пользоваться электроинструментом, так что если вы не имеете опыта работы с ним, попросите кого-нибудь вам помочь. СОБЛЮДАЙТЕ ТЕХНИКУ БЕЗОПАСНОСТИ! Схема и инструкция как собрать ветрогенератор приведена далее.

Шаг 1: Инструменты и материалы

• Лобзик или ленточная пила.
• Ручная пила.
• Токарный станок.
• Сверлильный станок или ручная дрель.
• Сверла.
• Отвертка.
• Метчик с воротком.
• Рулетка.
• Карандаш.
• Циркуль.
• Наждачная бумага.
• Тиски (облегчат вам работу).
• Набор гаечных ключей.
• Два зажима.

Материалы для изготовления ветрового генератора своими руками

• Труба ПВХ длиной 2 м.
• Водостойкая фанера (если нет водостойкой, используйте обычную, нанеся на нее защитное покрытие).
• Два подшипника (нижний должен быть упорным).
• Пресс-масленка.
• Стальные длинные шпильки (одна – большего диаметра и четыре – меньшего), желательно из нержавеющей стали.
• Болты и шайбы разных размеров, по возможности используйте из нержавеющей стали.
• Отрезок алюминиевой (или из сплава алюминия) болванки размером 40*40 мм.
• Два стальных уголка.
• Три рым-болта.

Шаг 2: Как сделать ветрогенератор

Разрежьте ПВХ-трубу на четыре равных отрезка (по 50 см каждый). Затем разрежьте каждый отрезок вдоль на две части. У вас должно получиться 8 половинок трубы одинакового размера.

Шаг 3: Выпиливаем два диска для турбины

Возьмите два куска водостойкой фанеры толщиной 12 мм. Начертите на них циркулем круги диаметром 40 см, затем вырежьте их при помощи лобзика.

Шаг 4: Делим диски на 8 частей

Разделите один диск на 8 частей. Сделать это быстро и точно можно изучив материал по ссылке.

Сделайте разметку только на одном диске, далее узнаете, почему только на одном.

Шаг 5: Делаем прорези под турбинные лопатки

Можно разделить оба диска на 8 секций, затем нарисовать на них дуги для лопаток и выпилить их. Но лучше разметить только один из них, а потом сделать прорези одновременно на обоих.

Дуги рисуйте так: возьмите одну половинку трубы и приставляйте ее к каждой из 8 радиальных линий на круге. Обрисовывайте трубу снаружи и внутри. Сложите оба диска вместе и скрепите между собой зажимами так, чтобы рисунок был снаружи. Выпилите прорези по нарисованным дугам лобзиком одновременно на обоих дисках.

Сделайте отметку на дисках, чтобы при сборке они устанавливались в то же положение, что и при изготовлении. Тогда турбина будет ровной, без перекосов.

Просверлите одно отверстие в центре дисков под толстую шпильку и четыре отверстия – для тонких шпилек, перед этим отметив места расположения четырех отверстий как показано на фото (отступите примерно 2 см от краев четырех дуг).

Главное, чтобы шайбы, которые будут надеваться на шпильки, не касались лопаток. Снимите зажимы, установите лопасти и 4 тонких шпильки в нижний диск, как показано на последнем фото. Лопасти должны плотно вставляться в прорези.

Шаг 6: Устанавливаем ось

Сначала установите верхний диск турбины таким-же образом, как и нижний. Обратите внимание на метки на дисках: они должны совпадать, тогда прорези на одном диске будут четко совпадать с прорезями на другом. Чтобы лопатки вошли в прорези, можно постукивать по дискам молотком, предварительно подложив деревянный брусок. Убедитесь, что четыре тонкие шпильки вошли в отверстия на верхнем диске.

Теперь установим ось в центре турбины. Посмотрите на первое фото: на нем изображен нижний диск. Накрутите на шпильку две гайки и затяните их. Они будут опираться на нижний подшипник. Шпильку с этой стороны нужно оставить подлиннее: к ней, в последствии, можно будет подсоединить генератор. На втором фото показан верхний диск. Шпилька сверху выходит на небольшое расстояние: она будет вставляться в верхний подшипник.

Шаг 7: Обтачиваем концы шпильки до нужного диаметра

Если у вас есть токарный станок, обточите шпильку до диаметра 10 мм с обоих сторон турбины. На фото показана нижняя часть шпильки.

Шаг 8: Изготавливаем упор для нижнего подшипника

Упорный подшипник состоит из 3-х частей (см. фото). Такой подшипник воспринимает осевую нагрузку и компенсирует осевое смещение. Если вы посмотрите на первое фото, вы увидите, что кольца подшипника имеют разный внутренний диаметр. Кольцо с большим внутренним диаметром – это верхняя часть подшипника, на которую будет опираться турбина.

Вырежьте на токарном станке в алюминиевой болванке отверстие диаметром, равным наружному диаметру подшипника. Не делайте отверстие очень глубоким. Подшипник должен немного торчать из держателя. Это нужно для того, чтобы гайка, которая будет упираться в подшипник, не касалась самого держателя, что может привести к ухудшению работы турбины и ее быстрому износу. Просверлите отверстие в нижней части держателя подшипника такого диаметра, чтобы через него свободно проходила осевая шпилька и при работе не касалась держателя.

Для того, чтобы была возможность смазывать подшипник, нужно добавить пресс-масленку. Просверлите отверстие под резьбу для масленки, затем нарежьте резьбу. При нарезке резьбы, смажьте метчик и отверстие смазкой. Резьбу нарезайте так: вкрутите метчик на один оборот, а затем выкрутите обратно на пол-оборота, повторяйте так, пока не пройдете отверстие полностью.

Шаг 9: Делаем раму

Приготовьте два отрезка доски одинаковой длины. Они должны быть достаточно широкими, чтобы конструкция рамы была прочной. Сделайте в центре каждой доски отверстия: в нижней – по наружному диаметру держателя подшипника (но не до конца), в верхней – по наружному диаметру самого подшипника.

Досверлите нижнее отверстие под держатель насквозь сверлом, диаметром чуть большим, чем центральная шпилька. Вырежьте в нижней детали паз под пресс-масленку достаточной ширины, чтобы туда мог входить маслозаливной шприц (см. фото).

Возьмите еще два отрезка доски для боковых стоек рамы. Нижнюю доску с подшипником положите на ровную поверхность. Приставьте боковые детали и прикрутите их шурупами к нижней, но перед этим просверлите у них сбоку отверстия, чтобы шурупы не раскололи доски. Угол между боковыми и нижней доской должен быть ровно 90 градусов.

Теперь вставьте турбину ее нижней шпилькой в нижний упорный подшипник. Наденьте верхнюю рейку подшипником на вал-шпильку. Проверьте еще раз все размеры и углы: рама должна быть идеальной квадратной формы.

Посмотрите, как должна вращаться турбина в вертикальном ветрогенераторе:

Шаг 10: Делаем опору

На самом деле вы можете сделать самодельное крепление для вашей турбины любой конструкции. Можете просто выполнить его по фотографии. Главное, чтобы крепление было достаточно прочным.

Что подсоединить к валу вашего ветряного двигателя, решите сами. Можете установить ветрогенератор для дачи и вырабатывать электрическую энергию.

Шаг 11

Посмотрите видео. Вы можете заметить, что опора закреплена с помощью веревок (вантовых оттяжек). Они надежно удерживают конструкцию в вертикальном положении.

Ветряк для частного дома готов. Для крепления веревок к турбине, используйте рым-болты, а к земле – штифты от палатки или просто колышки. Попросите кого-нибудь помочь вам подержать турбину, пока вы натягиваете оттяжки.

Игорь Самоделов

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Ветрогенератор своими руками: ТОП-20 лучших схем с фото

Своими руками

Автор Иван Аносов На чтение 27 мин Просмотров 4.3к. Обновлено 08.07.2022

Законность установки ветрогенератора

Альтернативные источники энергии – мечта любого дачника или домовладельца, участок которого находится вдали от центральных сетей. Впрочем, получая счета за электроэнергию, израсходованную в городской квартире, и глядя на возросшие тарифы, мы осознаём, что ветрогенератор, созданный для бытовых нужд, нам бы не помешал.

Прочитав эту статью, возможно, вы воплотите свою мечту в реальность.

Ветрогенератор — отличное решение для обеспечения загородного объекта электроэнергией. Причем в ряде случаев его установка является единственным возможным выходом

Чтобы не потратить зря деньги, силы и время, давайте определимся: есть ли какие-либо внешние обстоятельства, которые создадут нам препятствия в процессе эксплуатации ветрогенератора?

Для обеспечения электроэнергией дачи или небольшого коттеджа достаточно малой ветроэнергетической установки, мощность которой не превысит 1 кВт. Такие устройства в России приравнены к бытовым изделиям. Их установка не требует сертификатов, разрешений или каких-либо дополнительных согласований.

Для того чтобы определиться с целесообразностью устройства ветрогенератора, необходимо выяснить ветроэнергетический потенциал конкретной местности (кликните для увеличения)

Никакого налогообложения производства электроэнергии, которая расходуется на обеспечение собственных бытовых нужд, не предусмотрено. Поэтому маломощный ветряк можно смело устанавливать, вырабатывать с его помощью бесплатную электроэнергию, не уплачивая при этом государству никаких налогов.

Впрочем, на всякий случай следует поинтересоваться, нет ли каких-либо местных нормативных актов, касающиеся индивидуального энергоснабжения, которые могли бы создать препятствия в установке и эксплуатации этого устройства.

Ветрогенераторы, которые способны удовлетворить большинство потребностей среднего фермерского хозяйства, не могут вызвать нареканий даже со стороны соседей

Претензии могут возникнуть у ваших соседей, если они будут испытывать неудобства, связанные с эксплуатацией ветряка. Не забывайте, что наши права заканчиваются там, где начинаются права других людей.

Поэтому при покупке или самостоятельном изготовлении ветрогенератора для дома нужно обратить серьёзное внимание на следующие параметры:

• Высота мачты. При сборке ветрогенератора нужно учитывать ограничения на высоту индивидуальных построек, которые существуют в ряде стран мира, а также местонахождение собственного участка. Знайте, что поблизости от мостов, аэропортов и тоннелей строения, высота которых превышает 15 метров, запрещены.
• Шум от редуктора и лопастей. Параметры создаваемого шума можно установить при помощи специального прибора, после чего зафиксировать результаты замеров документально. Важно, чтобы они не превышали установленные шумовые нормы.
• Эфирные помехи. В идеале при создании ветряка должна быть предусмотрена защита от создания телепомех там, где ваше устройство может такие неприятности обеспечить.
• Претензии экологических служб. Эта организация может препятствовать вам в эксплуатации установки только в том случае, если она мешает миграции перелетных птиц. Но это маловероятно.

При самостоятельном создании и монтаже устройства учите эти моменты, а при покупке готового изделия обратите внимание на параметры, которые стоят в его паспорте. Лучше заранее обезопасит себя, чем впоследствии расстраиваться.

Плюсы и минусы ветряной электростанции

Для начала вам необходимо определить, какой источник энергии будет у ветрогенератора.

Это должно быть:

1. Основной источник электроэнергии. В этом случае все потребители подключаются к установленному устройству, а их электроснабжение полностью зависит от работы ветрогенератора.
2. Дополнительный источник.

В этом случае есть два варианта:

1. Когда потребители получают электроэнергию от традиционных электрических сетей, часть мощности подключается к ветряной электростанции или работает какое-то время. При таком использовании происходит снижение затрат на оплату счетов за электроэнергию, потребляемую энергоснабжающими организациями;
2. При использовании других альтернативных источников электроэнергии (солнечные батареи, водяные турбины и т.д.) ветряные турбины являются частью энергосистемы.

• Изучите преимущества и недостатки ветряных генераторов, а именно:

К преимуществам использования таких устройств можно отнести:

1. Энергия ветра – неиссякаемый и возобновляемый источник энергии;
2. Экономика растений. После первоначальных затрат на покупку и установку отпадает необходимость оплачивать потребленную электроэнергию в будущем;
3. Энергия ветра – экологически чистый источник энергии;
4. Простая конструкция агрегатов позволяет самостоятельно устанавливать и проводить техническое обслуживание в будущем.

К недостаткам использования можно отнести:

1. Зависимость работы завода от погодных условий и наличия ветра в районе расположения агрегатов;
2. Создание шумов и различных помех (радио, связь, телевидение) в процессе установки;
3. Изъятие земли, на которой установлены генераторы, в активное пользование.

• Изучить ветровой потенциал региона, где планируется строительство ветрогенератора.
  Для этого вы можете обратиться в метеослужбу региона или воспользоваться информацией в Интернете.
• Выберите тип, марку и производителя оборудования.

При выборе устройств основными критериями будут:

1. КПД завода;
2. Стоимость комплекта оборудования.

Когда были произведены необходимые расчеты, выбран вариант мощности, изучен ветровый потенциал и ассортимент предлагаемого оборудования, каждый в отдельности сделал вывод, выгодно ли использовать ветряную турбину или нет.

Принцип работы ветряной установки

Ветрогенератор или ветроэлектрическая установка (ВЭУ) – это устройство, которое используется в целях преобразования кинетической энергии потока ветра в механическую энергию. Полученная механическая энергия вращает ротор и преобразуется в необходимый нам электрический вид.

Принцип действия и устройство кинетического ветряка подробно описаны в статье, с которой мы рекомендуем ознакомиться.

В состав ВЭУ входят:

• лопасти, образующие пропеллер,
• вращающийся ротор турбины,
• ось генератора и сам генератор,
• инвертор, который преобразует переменный ток в постоянный, использующийся для зарядки батарей,
• аккумулятор.

Суть устройства ветряных установок проста. В процессе вращения ротора образуется трехфазный переменный ток, который затем проходит через контроллер и заряжает аккумуляторную батарею постоянного тока. Дальше инвертор преобразует ток, чтобы его можно было потреблять, питая освещение, радиоприемник, телевизор, микроволновую печь и так далее.

Подробное устройство ветрогенератора с горизонтальной осью вращения позволяет хорошо представить себе, какие элементы способствуют превращению кинетической энергии в механическую, а затем в электрическую

В целом, принцип работы ветрогенератора любого типа и конструкции заключается в следующем: в процессе вращения возникает три вида силового воздействия на лопасти: тормозящее, импульсное и подъёмное.

Эта схема работы ветроустановки позволяет понять, что происходит с электроэнергией, произведенной работой ветрогенератора: часть её аккумулируется, а другая — потребляется

Две последние силы преодолевают тормозящую силу и приводят в движение маховик. На неподвижной части генератора ротор формирует магнитное поле, чтобы электрический ток пошел по проводам.

Классификация видов генераторов энергии

Существует несколько признаком, по которым классифицируют ветроэлектрические установки. Как подобрать оптимальный вариант устройства для загородной собственности подробно рассказано в одной из самых популярных статей на нашем сайте.

Итак, ветряки различаются по:

• числу лопастей в пропеллере;
• материалам изготовления лопастей;
• расположению оси вращения относительно поверхности земли;
• шаговому признаку винта.

Встречаются модели с одной, двумя, тремя лопастями и многолопастные.

Изделия с большим числом лопастей начинают своё вращение даже при небольшом ветре. Обычно их используют в таких работах, когда сам процесс вращения важнее получения электроэнергии. Например, для извлечения воды из глубоких скважинных стволов.

Оказывается лопасти ветрогенератора можно делать не только из твердых материалов, но и из доступной по цене ткани

Лопасти могут быть парусными или жесткими. Парусные изделия намного дешевле жестких, на изготовление которых идёт металл или стеклопластик. Но их приходится очень часто ремонтировать: они непрочные.

Что касается расположения оси вращения относительно земной поверхности, различают вертикальные ветряки и горизонтальные модели. И в этом случае каждая разновидность имеет свои преимущества: вертикальные более чутко реагируют на каждое дуновение ветра, зато горизонтальные мощнее.

Ветрогенераторы разделяются по шаговым признакам на модели с фиксированным и изменяемым шагом. Изменяемый шаг позволяет существенно увеличивать скорость вращения, но такая установка отличается сложной и массивной конструкцией. ВЭУ с фиксированным шагом проще и надёжнее.

Ветряки для дома своими руками: обзор конструкций

Как вы уже поняли, самая первая часть, которая воспринимает энергию ветра — это ветряное колесо. Без него не обходится ни одна схема ветряка для дома.

Его можно выполнить:

• с вертикальной осью вращения;
• или горизонтальной.

Покажу фотографией одну из легких для изготовления конструкций, сделанную из обычной стальной бочки.

Вот такой вертикальный ветрогенератор, изготовленный своими руками, да еще расположенный над самой землей в окружении застроек и растений, не сможет развить нормальных оборотов для выработки достаточного количества электроэнергии, чтобы питать частный дом.

Он сможет выполнять только какие-то единичные задачи для маломощного оборудования. Причем небольшая скорость вращения его ротора потребует обязательного использования повышающего редуктора, а это дополнительные потери энергии.

Такие конструкции были популярны в начале прошлого века на пароходах. Водяное колесо, расположенное своими лопастями вдоль направления движения судна, обеспечивало его движение.

Сейчас это раритет, утративший свою актуальность. В авиации такая конструкция не то что не прижилась, а даже не рассматривалась.

Из тихоходных конструкций ветряных колес сейчас через интернет массово распространяют ротор Онипко. Рекламщики показывают его вращение даже при очень слабом ветре.

Однако к этой разработке у меня почему-то тоже критическое отношение, хотя повторить ее своими руками не так уж и сложно. Восторженных отзывов среди покупателей не нашел, как и научных расчетов экономической целесообразности ее использования.

Если кто-то из читателей сможет меня разубедить в этом мнении, то буду признателен.

С самого начала двигатели самолетов стали применять винт, прогоняющий поток воздуха вдоль корпуса самолета. Его форму и конструкцию выбирают так, чтобы использовать дополнительно к активной силе давления реактивную составляющую.

По этому принципу работает любой горизонтальный ветрогенератор, который делают промышленным способом или своими руками. Пример самодельной конструкции показываю фотографией.

По принципу использования энергии ветра это более эффективная конструкция, а по исполнению для обеспечения бытовых вопросов снабжения электроэнергией — маломощная.

Небольшой электродвигатель, ротор которого раскручивает ветряк, может даже при оптимальном давлении и силе ветра, выработать в качестве генератора только малую мощность. На нее можно подключить слабенькую светодиодную лампочку.

Подумайте сами, нужно ли собирать такой флюгер с подсветкой или не стоит. С другими задачи подобная конструкция не справится. Хотя ее еще можно использовать для отпугивания кротов на участке. Они очень не любят шумы, сопровождаемые вращением металлических частей.

Для того, чтобы полноценно пользоваться электроэнергией, получаемой от ветра, рабочее колесо ветрогенератора должно иметь соответствующие потребляемой мощности размеры. Рассчитывайте примерно на пятиметровый диаметр.

При его создании вы столкнетесь с технической трудностью: вам придется точно выдержать балансировку больших деталей. Центр масс должен постоянно находиться в средней точке оси вращения.

Это сведет к минимуму биения подшипников и раскачивание конструкции, расположенной на большой высоте. Однако выполнить подобную балансировку не так уж просто.

На что обратить внимание при выборе конструкции ветряка

Вопрос обсудим на основе научных фактов и уже допущенных ошибок многими владельцами частных домов.

Среднегодовое значение ветра для любой местности России или другой страны можно узнать на карте ветров. Эти данные имеются в широком доступе.

Если рассмотреть всю территорию, то мест для благоприятного пользования ветряной энергией со скоростью от 5 м/сек и выше у нас не так уж много, как в Европе.

Я объясняю эту ситуацию тем, что теплый воздух Гольфстрима, поднимаясь от нагретой воды, сразу устремляется в холодные районы. Чем выше перепад температур, тем больше его скорость.

Пройдя несколько тысяч километров над Европой, его сила слабеет. Наибольший перепад температур весной и осенью вызывает бури и ураганы.
Нам важно понимать, как определить скорость ветра правильно в своей местности.

Возьмем величину 5 м/сек за основу, и рассчитаем мощность ветрового потока для наиболее распространенного горизонтально расположенного осевого генератора.

Учтем, что его лопасти охватывают площадь круга S (м кв.) с диаметром D (м). Через нее проходит ветер со скоростью V (м/сек).

Ветровая энергия Рв рассчитывается по формуле:

ρ — это плотность воздушной массы (кг/м куб.)

Если взять усредненные значения, например, площадь 3 м кв и плотность
воздуха 1,25 кг/м3, то ветер, дующий со скоростью 5 м/сек, способен создать мощность чуть меньше, чем 2 киловатта.

Теперь наша задача — определить, какая ее часть сможет преобразоваться в полезную электрическую энергию. Грубо ее можно оценить по процентному соотношению в 30÷40%. Конструкция и технологические характеристики ветряного колеса просто не позволят эффективно взять больше.

Более точное определение находят формулой, учитывающей:

• коэффициент ε, определяющий долю использования ветряной энергии конструкцией ветряка. Максимальная величина, создаваемая быстроходными конструкциями, составляет 40-50%;
• КПД редуктора —∙максимум порядка 90%;
• КПД генератора ≈85%.

Величины всех этих коэффициентов у разных моделей генераторов ветряков сильно отличаются между собой. Я привел значения для промышленных изделий. У самодельщиков они будут значительно ниже.

Если подставить все эти цифры, то даже для заводской конструкции ветрогенератора, сделанной по точным чертежам и на промышленных станках, мы сможем при скорости 5 м/сек и описываемой площадью лопастями винта 3 метра квадратных получить меньше 700 ватт электрической энергии.

Какую ее часть сможет взять самодельный ветряк, остается только догадываться.

Мировые производители ветрогенераторов указывают, что для того, чтобы вырабатывать 3 кВт электроэнергии, а это оптимальная величина для частного дома, необходимо:

• снимать с ветряного колеса порядка 5,1 кВТ;
• иметь диаметр ротора 4,5 метра;
• располагать ветряк на высоте от 12 метров;
• использовать ветер со скоростью 10 м/сек.

Колесо должно начинать вращать генератор уже на 2 м/сек. Только в этом случае можно говорить об окупаемости всей конструкции и эффективном использовании мощности ветра.

Если же скорость снизится, хотя бы до 7 м/сек, то энергия ветрогенератора упадет на 50%. А теперь еще раз внимательно посмотрите на карту ветров России…

Однако не все так плохо. Теоретические расчеты можно проверить на практике. Для нашего случая продажа предлагает многочисленные конструкции измерительных приборов — анемометры.

Стоят они не дорого, имеют дополнительные функции измерения температуры, указания текущего времени. Их можно заказать в Китае.

Такой анемометр позволяет реально оценить силу ветра на вашей местности, чтобы проанализировать варианты эксплуатации будущей ветроэлектростанции (ВЭС). А их минимум 2:

1. частичное удовлетворение потребностей в электроэнергии;
2. полный переход на альтернативную энергетику.

Общий принцип работы

Основным рабочим органом ветрогенератора являются лопасти, которые и вращает ветер. В зависимости от расположения оси вращения ветрогенераторы делятся на горизонтальные и вертикальные:

• Горизонтальные ветрогенераторы наиболее широко распространены. Их лопасти имеют конструкцию, аналогичную пропеллеру самолета: в первом приближении это — наклонные относительно плоскости вращения пластины, которые преобразуют часть нагрузки от давления ветра во вращение. Важной особенностью горизонтального ветрогенератора является необходимость обеспечения поворота лопастного узла сообразно направлению ветра, так как максимальная эффективность обеспечивается при перпендикулярности направления ветра к плоскости вращения.
• Лопасти вертикального ветрогенератора имеют выпукло-вогнутую форму. Так как обтекаемость выпуклой стороны больше, чем вогнутой, такой ветрогенератор вращается всегда в одном направлении независимо от направления ветра, что делает ненужным поворотный механизм в отличие от горизонтальных ветряков. Вместе с тем, за счет того, что в любой момент времени полезную работу выполняет только часть лопастей, а остальные только противодействуют вращению, КПД вертикального ветряка значительно ниже, чем горизонтального: если для трехлопастного горизонтального ветрогенератора этот показатель доходит до 45%, то у вертикального не превысит 25%.

Поскольку средняя скорость ветров в России невелика, даже большой ветряк большую часть времени будет вращаться достаточно медленно. Для обеспечения достаточной мощности электропитания от должен соединяться с генератором через повышающий редуктор, ременной или шестеренчатый. В горизонтальном ветряке блок лопасти-редуктор-генератор устанавливается на поворотной головке, которая дает им возможность следовать за направлением ветра. Важно учесть, что поворотная головка должна иметь ограничитель, не дающий ей сделать полный оборот, так как иначе проводка от генератора будет оборвана (вариант с использованием контактных шайб, позволяющих головке свободно вращаться, более сложен). Для обеспечения поворота ветрогенератор дополняется направленным вдоль оси вращения рабочим флюгером.

Наиболее распространенный материал для лопастей — это ПВХ-трубы большого диаметра, разрезаемые вдоль. По краю к ним приклепываются металлические пластины, приваренные к ступице лопастного узла. Чертежи такого рода лопастей наиболее широко распространены в Интернете.

Расчет лопастного ветрогенератора

Так как мы уже выяснили, что горизонтальный ветрогенератор значительно эффективнее, рассмотрим расчет именно его конструкции.

Энергия ветра может быть определена по формуле
P=0.6*S*V³, где S — это площадь круга, описываемого концами лопастей винта (площадь ометания), выраженная в квадратных метрах, а V — расчетная скорость ветра в метрах в секунду. Также нужно учитывать КПД самого ветряка, который для трехлопастной горизонтальной схемы составит в среднем 40%, а также КПД генераторной установки, составляющий на пике токоскоростной характеристики 80% для генератора с возбуждением от постоянных магнитов и 60% — для генератора с обмоткой возбуждения. Еще в среднем 20% мощности израсходует повышающий редуктор (мультипликатор). Таким образом, окончательный расчет радиуса ветряка (то есть длины его лопасти) для заданной мощности генератора на постоянных магнитах выглядит так:
R=√(P/(0.483*V³))

Пример: Примем требуемую мощность ветроэлектростанции в 500 Вт, а среднюю скорость ветра — в 2 м/с. Тогда по нашей формуле нам придется использовать лопасти длиной не менее 11 метров. Как видите, даже такая небольшая мощность потребует создания ветрогенератора колоссальных габаритов. Для более-менее рациональных в условиях изготовления своими руками конструкций с длиной лопасти не более полутора метров ветрогенератор сможет выдавать всего лишь 80-90 ватт мощности даже на сильном ветру.

Недостаточно мощности? На самом деле все несколько иначе, так как на самом деле нагрузку ветрогенератора питают аккумуляторы, ветряк же только заряжает их в меру своих возможностей. Следовательно, мощность ветроустановки определяет периодичность, с которой она сможет осуществлять подачу энергии.

В Интернете часто можно найти статьи под броскими заголовками наподобие «Ветрогенератор для отопления дома». На самом же деле, как вы уже могли понять из приведенных расчетов, постоянно поддерживать потребляющее несколько киловатт-часов электрическое отопление сможет разве что сеть из не одного десятка самодельных установок.

Особенности конструкции ветрогенератора

В состав ветряной электростанции входят:

1. Ротор с лопастями (ветрогенераторы в зависимости от модели делятся на двухлопастные, трехлопастные и многолопастные).
2. Другими словами, изменение – это изменение. Его задача – регулировать скорость между ротором и генератором.
3. Защитный кожух: его название говорит само за себя, он предназначен для защиты всех компонентов ветряной электростанции от внешних воздействий.
4. «Хвост» ветряной турбины – нужен для поворота конструкции по направлению ветра.
5. Аккумуляторная батарея: ее основная цель – хранить электричество. Это связано с тем, что погодные условия не всегда благоприятны для ветряной электростанции и с помощью этого компонента сохраняется определенное количество энергии.
6. Инверторная установка: предназначена для преобразования постоянного тока в переменный. Это необходимо для обеспечения работы бытовой техники.

Элементы конструкции самодельных ветрогенераторов

Устройство ветрогенератора одинаковое, вне зависимости от выбранной схемы.

• Пропеллер, который может быть установлен как непосредственно на вал генератора, так и с помощью ременной (цепной, шестеренной передачи).
• Собственно генератор. Это может быть готовое устройство (например, с автомобиля), либо обычный электродвигатель, который при вращении вырабатывает электроток.
• Инвертор, регулятор напряжения, стабилизатор — в зависимости от выбранного напряжения.
• Буферный элемент — аккумуляторные батареи, обеспечивающие непрерывность генерации, вне зависимости от наличия ветра.
• Установочная конструкция: мачта, кронштейн для монтажа на крыше.

Выбираем генератор для самодельного ветряка

Здесь мы рассмотрим несколько вариантов генераторов для самодельной ветряной электростанции

Самодельный генератор

Из сказанного выше ясно, что самодельщикам лучше браться или за вертикалки, или за парусники. Но те и другие очень медленные, а передача на быстроходный генератор – лишняя работа, лишние затраты и потери. Можно ли сделать эффективный тихоходный электрогенератор самому?

Да, можно, на магнитах из ниобиевого сплава, т. наз. супермагнитах. Процесс изготовления основных деталей показан на рис. Катушки – каждая из 55 витков медного 1 мм провода в термостойкой высокопрочной эмалевой изоляции, ПЭММ, ПЭТВ и т.п. Высота обмоток – 9 мм.

Детали самодельного генератора на супермагнитах

Обратите внимание на пазы под шпонки в половинах ротора. Они должны быть расположены так, чтобы магниты (они приклеиваются к магнитопроводу эпоксидкой или акрилом) после сборки сошлись разноименными полюсами. «Блины» (магнитопроводы) должны быть изготовлены из магнитомягкого ферромагнетика; подойдет обычная конструкционная сталь. Толщина «блинов» – не менее 6 мм.

Вообще-то лучше купить магниты с осевым отверстием и притянуть их винтами; супермагниты притягиваются со страшной силой. По этой же причине на вал между «блинами» надевается цилиндрическая проставка высотой 12 мм.

Обмотки, составляющие секции статора, соединяются по схемам, также приведенным на рис. Спаянные концы не должны быть натянуты, но должны образовывать петли, иначе эпоксидка, которой будет залит статор, застывая, может порвать провода.

Заливают статор в изложнице до толщины 10 мм. Центрировать и балансировать не нужно, статор не вращается. Зазор между ротором и статором – по 1 мм с каждой стороны. Статор в корпусе генератора нужно надежно зафиксировать не только от смещения по оси, но и от проворачивания; сильное магнитное поле при токе в нагрузке будет тянуть его за собой.

От автомобиля

1. Достоинства: не дорогой, очень легко отыскать, уже полностью собран.
2. Недостатки: для работы нужна большая скорость вращения, по этому требуется установка дополнительных шкив. Непродуктивен.

Цена: Зависит от модели и марки автомобиля.

Постоянного тока

1. Достоинства: простая и понятная конструкция, уже собранный и готов к использованию, достаточно хорошо работает на низких оборотах.
2. Недостатки: очень сложно найти генераторы нужной мощности, ведь маленькие агрегаты не выдают нужную мощность, очень похотливый.

Цена: начинается от 7 тысяч рублей.

Переменного тока, асинхронный

1. Достоинства: не высокая стоимость, очень легко найти и приобрести, не сложно переоборудовать под ветряк, при низких оборотах очень хорошая продуктивность.
2. Недостатки: максимальная мощность ограниченная, так как агрегат имеет внутреннее сопротивление, при высоких оборотах лопасти, генератор не производит достаточное количество электроэнергии для того, чтобы установить на ветряк, нужно обработать на токарном станке.

Цена: можно найти от одной тысячи рублей.

Низкооборотный

1. Достоинства: Простой в использовании, не требует больших затрат, хорошо работает на низких оборотах.
2. Недостатки: Не будет работать на высоких оборотах, слабая мощность.

Цена: Около 10 тысяч рублей.

С постоянными магнитами

1. Достоинства: Очень высокая эффективность, есть возможность получить много мощности, конструкция крепкая и устойчивая.
2. Недостатки: Если делать своими руками, то очень сложный проект, требуется обработка на токарском станке.

Цена: на 500 Вт конструкцию колеблется в районе 14 – 15 тысяч рублей.

Материалы для лопастей генератора

В домашних условиях изготовить лопасти можно из следующих материалов:

• Стеклоткань.
• Пластик.
• Древесина.
• Металлы с небольшим весом.

Лопасти из старых ПВХ-труб являются универсальным материалом, отличающимися прочностью и долговечностью. Они доступны по цене и легки в строительстве. Для оптимального устройства достаточно расчертить на трубах выбранную форму, а затем вырезать по чертежу каждую лопасть.

Алюминиевые лопасти для ротора отличаются легким весом, но достаточной прочностью. Данный материал считается традиционным для изготовления ветряных генераторов. Особым плюсом является максимально возможный срок эксплуатации изделия из алюминия.

Оба представленных материала используются для создания жестких лопастей ротора. Для изготовления парусных лопастей применяется современное стекловолокно.

Начинающим мастерам работа с материалом может показаться достаточно сложной, но эффективность работы генератора быстро окупит все трудности и вложения средств.

Пропеллер

Можно 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.

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.

Конструкция мачты

Изготовление этого элемента не требует познаний в электронике, но от его прочности зависит жизнеспособность всего ветрогенератора.

Например, мачта высотой 10–15 метров требует грамотно рассчитанных растяжек и противовесов. Иначе сильный порыв ветра может завалить конструкцию.

Если мощность генератора не превышает 1 кВт, вес конструкции не такой большой, и вопросы прочности мачты отходят на второй план.

Инструкция, как сделать ветрогенератор своими руками

1. Определиться с моделью генератора.
2. Скачать схемы и чертежи.
3. Подготовленную металлическую ёмкость делят условно на четыре части (или на другое количество, в зависимости от числа лопастей в данной модели). Часто встречается ветрогенератор, выполненный своими руками, из барабана стиральной машинки.
4. Для разметки использовать строительный карандаш или маркер, рулетку.
5. Будущие лопасти располагать через равные промежутки, чтобы обеспечить оптимальное вращение ротора.
6. Металлические лопасти вырезают при помощи болгарки или ножниц по металлу (выбор инструмента зависит от используемого материала – оцинкованной стали, жести, алюминия).
7. Лопасти не прорезают до конца, чтобы оставить крепления.
8. По контуру днища ёмкости и по шкиву делают отверстия равного диаметра, расположенные через строго равные промежутки. Четкость расположения отверстий влияет на качеств вращения ротора.
9. Лопасти отгибают, располагая их перпендикулярно окружности ёмкости. При этом обязательно нужно рассчитать угол наклона, от которого напрямую зависит площадь воздействия потоков воздуха.

На шкиве обустраивают реконструированную ёмкость с лопастями. Монтируют ротор на мачте, используя в качестве креплений гайки и хомуты. Электрическую цепь для качественной работы домашнего ветрогенератора собирают по заранее подготовленной схеме.

Делаем ветрогенератор своими руками — пошаговая схема

Во-первых, мастеру придется решить сделать ли горизонтальный или вертикальный ветрогенератор своими руками. Оптимальным будет изготовление второго, поскольку это проще в домашней обстановке. На ось вращения здесь не влияет факт поддува с конкретной стороны. К тому же механизмы для периодического техобслуживания располагаются в нижней части и нет потребности подниматься наверх.

В качестве генератора для ветряка хорошо подходит асинхронный двигатель. Переделка будет вполне доступной.

Схема для ветрогенератора своими руками. Действия поэтапно:

1. Проточить ротор под магниты.
2. Наклеить их к ротору и залить «эпоксидкой» для закрепления.
3. Перемотать статор толстым проводом для сокращения напряжения и поднятия токовой силы.
4. Собранный генератор искусственно прокрутить и для проверки подключить какие-нибудь приборы.
5. Лопасти сделать из пластиковых труб 16-тисантиметровым диаметром.
6. Сварить стойку с поворотной осью. Конструкция делается по схеме ветряка с отводом головки от ветра посредством складывания хвоста (генератор смещается от осевого центра).
7. Собрать контроллер, через который подключиться к аккумулятору.

В качестве донора использовать трехфазный асинхронный двигатель. Главный принцип это получение напряжения через преобразование кинетического момента в электрический ток. Лучше пользоваться четкими чертежами на бумаге для достижения хорошего результата работы.

Изготовление и монтаж ветряка своими руками

Сделать полноценный ветрогенератор для частного дома своими руками непросто. Каждая из частей конструкции должна выполнять свою определенную функцию. Ветряная турбина способна преобразовывать энергию вращения в электрическую. Если ваша система обеспечивает стабильный ток, то она должна быть подключена к батареям.

батареи нельзя использовать для хранения энергии, но при их наличии работа будет стабильной. Обязательной деталью является инвертор, преобразующий энергию в необходимое напряжение 220В. Необходимо сделать небольшой флюгер с поворотным механизмом. Пропеллер установлен на валу, потому что на большой высоте появляется больше возможностей найти воздушные потоки. Опора должна быть надежной и выдерживать ветровые нагрузки.

Как подключить катушки статора

вам необходимо найти и приобрести неодимовый генератор, который будет убирать энергию ветра. Пропеллер может быть парусным или винтовой. Чтобы все собрать и установить на опору, необходимо сделать бетонное основание, которое будет надежно удерживать его. С помощью распорок необходимо зафиксировать дерево в вертикальном положении.

Один из вариантов подготовки каркаса шины к бетонированию

Чтобы установка прослужила вам долгое время, необходимо проводить техническое обслуживание и своевременно заменять изношенные детали.

Ветрогенератор с трехлопастным горизонтальным ротором

Ротор Дарье своими руками

Для работы понадобятся:

• генератор;
• лопасти;
• болты для крепления;
• шкурка для обработки;
• металлические опоры;
• мачта или иная деталь, подходящая на роль оси вращения;
• инструменты (сверло, молоток и т.п.).

Лопасти можно приобрести в магазине или сделать из подручных материалов. Например, подойдут обрезки труб из поливинилхлорида.

Сначала выполняется чертеж. Затем подготавливается каждая деталь — лопасти нужно ошкурить, в опорах просверлить отверстия для крепежа. Проводится соединение опор с аэродинамическими крыльями.

На заранее приготовленное основание устанавливается ось. Основанием может служить бетонная заливка, металлическая конструкция. К оси крепятся лопасти.

Для подключения генератора необходимо владеть базовыми познаниями в электротехнике. В противном случае лучше доверить это дело профессионалу. После подключения генератора проводятся предварительные испытания. Устраняются неполадки и недостатки (если они обнаружены). Самодельный ротор будет служить дополнительным источником энергии.

Монтаж несущей конструкции и лопастей

При возведении вертикального ветряка для дома своими руками, особое внимание уделяется основе всей конструкции, так как сам агрегат следует поднять как можно выше над землей. Это потребует более серьезных финансовых вложений, но сэкономленная энергия, со временем окупит эти затраты. Чем выше конструкция, тем выше скорость ветра, следовательно, для устройства с большими габаритами и весом, требуется подготовка фундамента.

Данная установка требует основательного укрепления и надежного основания

Лопасти у любого вида устройства следует крепить под определенным углом, как у вертикальных, так и у горизонтальных устройств.

Расположение лопастей у горизонтального агрегата

Расположение лопастей у горизонтального агрегата

Чертеж направления лопастей вертикального устройства

Лопасти небольшого прибора, выполненные из пластика. Видно, что точно своими руками

Важно! При штормовом ветре, эксплуатация ветряков не рекомендуется, так как лопасти могут не выдержать сильной нагрузки. Предусмотрите в своей конструкции средство аварийной остановки ротора

Подключение генератора

Для генератора был собран диодный мост, который был упакован в корпус, а на корпусе были смонтированы два прибора это вольтметр и амперметр. Так-же знакомый электронщик спаял простенький контроллер для него. Принцип контроллера прост, при полном заряде аккумуляторов контроллер подключает дополнительную нагрузку, которая съедает все излишки энергии чтобы аккумуляторы не перезарядились.

Первый контроллер спаянный знакомым не совсем устраивал, по этому был спаян более надежный программный контроллер.

Молниезащита ветрогенератора

Работающая крыльчатка постоянно трется о воздух, накапливая статическое электричество, как и фюзеляж любого самолета во время полета. Авиаконструкторы успешно решают этот вопрос различными способами.

Промышленные ветрогенераторы тоже снабжены действенной защитой от молнии, разряды которой могут возникнуть в любой момент грозоопасного периода.

Большинство же владельцев частных домов даже не задумывается об этой проблеме, а зря. В лучшем случае у отдельных хозяев можно встретить УЗИП в вводном электрощите, чего явно не достаточно.

Подняв над крышей своего жилища железную конструкцию, которая к тому же вырабатывает электрическое напряжение, они уже создали отличный молниеприемник. Он будет надежно притягивать на себя огромные токи атмосферных разрядов.

Если не обеспечить действенный путь их отвода мимо здания на потенциал земли, то придется постоянно испытывать судьбу, подвергать себя неожиданной опасности.

Распространенные ошибки при монтаже ветрогенератора

Сборка ветрогенератора в бытовых условиях собственными руками – дело, конечно же, не безошибочное. Даже в конструкциях промышленных ветряков инженерами допускаются ошибки. Но на ошибках учатся, о чём подтверждают вполне состоявшиеся бытовые конструкции.

Итак, среди ошибок при устройстве бытовых ветряных генераторов часто фигурирует такая деталь, как отсутствие в конструкции генератора модуля торможения. Стандартное исполнение таких приборов (автомобильных или тракторных) такой детали не предусматривает. Значит, генератор необходимо дорабатывать.

Однако не каждому «конструктору» хочется заниматься этим тонким делом. Многие игнорируют эту деталь, надеясь на «авось». Как результат – при сильном ветре винт раскручивается до неимоверно высоких скоростей. Подшипники генератора не выдерживают, разбивают посадочные места алюминиевых крышек. Происходит клин ротора.

Разрушенный ветрогенератор по причине недоработок в конструкции. Ошибки конструирования и монтажа подобных конструкций приводят к тяжёлым последствиям

К этой же теме относится недоработка, связанная с отсутствием ограничителя поворота флюгера. Нередко этот компонент попросту забывают установить и вспоминают только тогда, когда потоки ветра начинают раскручивать «петушка» вокруг своей оси, как юлу в передаче «Что? Где? Когда?». Результат плачевный.

Минимум ущерба – перекручивание и обрыв электрического кабеля, а в тяжёлых случаях – разнос всей конструкции.

Другая примечательная ошибка сборки – неправильный расчёт точки центра тяжести на основании флюгера. В этом случае устройство какое-то время может функционировать нормально. Но со временем образуется перекос на подшипниковом узле, свобода вращения ограничивается, эффективность конструкции по отдаче энергии резко снижается.

Нередко током, полученным от генератора, пытаются напрямую питать аккумуляторную батарею. Совсем скоро начинают удивляться – почему аккумулятор не держит заряд или обнаруживают пробой 2-3 банок.

Это банальная и естественная ошибка, так как в любом случае заряд АКБ должен проходить в условиях определённых токов и напряжений. Здесь нужен контроль этого процесса.

• https://sovet-ingenera.com/eco-energy/generators/vetrogenerator-svoimi-rukami.html
• https://kranigruz.ru/top-luchshih-vetrogeneratorov-dlya-doma/
• https://ElectrikBlog.ru/vetrogenerator-dlya-chastnogo-doma-svoimi-rukami/
• https://generatorexperts.ru/alternativnye-istochniki/vetryanoj-svoimi-rukami.html
• https://ProFazu.ru/elektrooborudovanie/samodelki-oborud/vetrogenerator-svoimi-rukami.html
• https://vopros-remont.ru/elektrika/samodelnyj-vetryak/
• https://slarkenergy.ru/vetrogenerator/generator-dlya-vetryaka.html
• https://podelki.expert/vetrogenerator-svoimi-rukami/
• https://GidPoMusoru.ru/ekologiya/vetrogenerator-dlya-chastnogo-doma-svoimi-rukami.html
• https://altenergiya.ru/veter/rotor-darie.html
• https://aquatic-home.ru/kak-sdelat-vetrogeneratorna-220v-svoimi-rukami.html
• https://sam-stroitel.com/sdelal-vetrogenerator-svoimi-rukami-21-foto.html
• https://odstroy.ru/vetrogenerator-svoimi-rukami-samyj-prostoj-sposob-po-sozdaniu-vetrogeneratora/

Источник https://sdelaysam-svoimirukami.ru/7727-vetrogenerator-na-220v-polnostju-svoimi-rukami.html

Источник https://masterclub.online/topic/16398-vetryak-svoimi-rukami

Источник https://1pomebeli.ru/svoimi-rukami/vetrogenerator-svoimi-rukami-top-20.html