Самодельные ветрогенераторы своими руками вертикальные 30 квт: Ветрогенератор своими руками 105 фото поэтапной сборки и изготовления

Содержание

Ветряк своими руками или как получить свет с помощью ветра. Вертикальный ветряк своими руками

Октябрь 30 • Полезные советы • Просмотров 829 • Комментариев к записи Ветряк своими руками или как получить свет с помощью ветра нет

В конце первого десятилетия в Россию постепенно начала докатываться волна моды на экологически безопасное и энергоэффективное строительство загородных домов и коттеджей. Законодателями моды в этом вопросе являются Германия, Нидерланды, Япония, Канада и Австралия. В этих странах давно разработана система поощрений за использование экологически чистых технологий при строительстве жилья. Проект будущего коттеджа разрабатывается с учетом максимального использования возобновляемых источников энергии в процессе его эксплуатации.

Содержание

  • Ветряк своими руками: сфера применения и устройство ветрогенератора
  • Вертикальный ветряк своими руками
    • Ветряки руками: чертежи
    • Какой генератор лучше: трех- или однофазный
    • Как правильно наматывать катушки
    • Изготовление лопастей и монтаж устройства
  • Ветряки своими руками: видео

Ветряк своими руками: сфера применения и устройство ветрогенератора

Новый дом может иметь автономную систему энергообеспечения, поучая электричество от солнечных панелей или ветрогенераторов. При его строительстве должны максимально использоваться материалы, которые имеют низкий уровень негативного влияния на окружающую среду, а также высокую энергоэффективность. Очень часто при строительстве таких домов используются  растения для создания комфортных условий проживания. Например, посаженные с южной стороны здания деревья, снизят расходы на кондиционирование в условиях летней жары, а созданный внутри здания небольшой сад способен поддерживать комфортную влажность.

Во времена неуклонного истощения запасов ископаемого топлива и ухудшения состояния окружающей среды вопрос повсеместного использования альтернативной энергетики стоит с каждым днем все острее. В данный момент получили довольно широкое распространение технологии, направленные на использование альтернативных источников энергии в домохозяйствах. Среди таких источников энергии не последнее место занимают ветрогенераторы. При помощи таких устройств можно получать электроэнергию, при этом изрядно сэкономив средства на её оплату. О том, как сделать ветряк своими руками – далее в статье.

Ветряная мельница для выработки электроэнергии начала использоваться еще в начале прошлого столетия. Но низкие цены на ископаемое топливо, а также развитие атомной и тепловой энергетики привели генерацию электроэнергии с помощью ветряной мельницы в упадок. В начале текущего века ситуация начала меняться в другую сторону. Растущая потребность в энергии наряду с экологическими проблемами заставили человечество снова вернуться к забытому слову – ветряная мельница. Сейчас около 2% вырабатываемой электроэнергии вырабатываются с помощью ветрогенераторов. Лидерами по использованию силы ветра для выработки электроэнергии являются страны Европы: Дания, Норвегия, Нидерланды, Германия, а также Китай и США.

С развитием ветроэнергетики в промышленных масштабах, все большую популярность приобретает бытовое использование ветряков. Сфера применения ветрогенераторов следующая:

  • Ветряная мельница способна обеспечить электроэнергией частное домовладение независимо от наличия поблизости электрических сетей или стать дополнительным источником питания во время частых отключений. Комплекс оборудования ветрогенератора включает в себя саму ветряную мельницу, инвертор и блок аккумуляторных батарей, которые будут питать дом в безветренную погоду.
  • Часто ветрогенераторы используют как дополнительный источник энергии. Дабы не покупать дополнительно аккумуляторы, его подключают к баку с водой. Электроэнергия ветряной мельницы нагревает воду, которая отапливает помещение, экономя при этом огромные деньги.
  • Мощность бытовых ветрогенераторов варьируется от 250 Вт до 30 кВт. Последние смогут обеспечить электроэнергией большой или несколько средних домов. Некоторые опытные мастера даже могут изготавливать ветряк из пластиковых бутылок своими руками. Такие устройства довольно экономичны. Причем сделать ветряк из бутылок руками довольно просто.

Конечно, пока стоимость ветрогенераторов слишком высока для их массового использования. Примерная цена комплекса составляет 1 тыс. долларов за 1 кВт мощности. Но можно с уверенностью сказать, что в обозримом будущем использование таких систем в частных домах будет неуклонно расти. Чтобы сократить затраты на установку, можно сделать ветряки для дома своими руками.

Вертикальный ветряк своими руками

Ветряки руками: чертежи

Наиболее популярным вариантом самодельного ветрогенератора считаются аксиальные устройства, работающие на неодимовых магнитах. Оснащаются они безжелезными статорами. Изначально такие ветрогенераторы изготавливались в странах Запада, а со временем, когда подешевели комплектующие, их стали производить и на территории России в частных условиях.

Первоначальным этапом монтажа ветрогенератора является составление схем и чертежей.

Схема должна включать в себя всю комплектацию устройства:

  • Основу ветряка такого типа составляет автомобильная ступица с тормозными дисками. На такой базе можно смонтировать довольно мощное устройство, способное работать даже в маловетренных регионах.
  • На основу диска по кругу наклеиваются неодимовые магниты. Обычно для монтажа ветряка достаточно 20 магнитов, размеры которых составляют 25 на 8 мм. Однако, такое количество магнитов для ветрогенератора не является догмой. Их можно установить любое количество.
  • Для ветрогенератора с однофазным двигателем количество неодимовых магнитов должно равняться количеству катушек, а для трехфазного их количество определяется как 2/3 или 4/3 от числа катушек.
  • Клеятся магниты на поверхность ротора со строгим чередованием полюсов. Причем их необходимо расположить равномерно по всему радиусу пластины ротора. Обычно для этой работы используют шаблон с ранее нанесенными линиями секторов. Можно сделать генератор для ветряка своими руками, и тем самым значительно удешевить процесс монтажных работ.
  • При работе по установке магнитов на ротор важно не перепутать их полюса. Для этого с каждой стороны магнита делается пометка. Проверить полюса можно просто прислонив один к другому. Одинаковые полюса должны отталкиваться.
  • Клеят неодимовые магниты на суперклей или другие полимерные клеи, а затем заливают эпоксидной смолой. Для того чтобы в процессе застывания она не растекалась, можно сделать небольшие бортики из скотча.

Какой генератор лучше: трех- или однофазный

Этот вопрос всегда задают те, кто впервые решил собрать ветрогенератор и двигатель ветряка своими руками. Новички обычно отдают предпочтение однофазному генератору ввиду более простой его конструкции. Однако, это далеко не совсем правильный ход. При работе однофазного генератора возникает дополнительная вибрация при нагрузке и наблюдается скачкообразная амплитуда тока. Когда катушка проходит над магнитом — она нарастает, а когда между ними – наоборот, спадает. Из-за этого КПД однофазного генератора меньше. У трехфазного амплитуда тока более постоянна, за счет компенсации одной фазой, которая проходит над магнитом, а также другой, проходящей между ними. За счет этого ветрогенератор под нагрузкой не испытывает никаких колебаний, что положительно сказывается на прочности его конструкции.

Как правильно наматывать катушки

Основные правила намотки катушек:

  1. Количество витков обмотки статора обычно определяют «на глаз», хотя правильнее было бы ее рассчитать. Для генератора, который при 150 об/мин сможет выдавать ток достаточный для зарядки автомобильного аккумулятора напряжением 12 В, достаточно общее количество витков во всех катушках в 1200 шт.
  2. Чем больше количество витков, тем мощнее будет генератор. Если разделить эту цифру на количество катушек, можно получить численность витков в каждой из них. Для намотки необходимо сделать разборной сердечник, который установить на вращающийся механизм. В этих целях можно использовать электродрель с низкими оборотами.
  3. Мотают катушку проводом с как можно большим сечением, чтобы увеличить сопротивление и снизить ток. При намотке каждой из катушек необходимо учитывать ее толщину. Она не должна быть больше, чем толщина магнитов. Если это произойдет, то расстояние между роторами существенно увеличится, что снизит эффективность генератора.
  4. Для тестирования работы можно намотать одну катушку и проверить ток, который она вырабатывает при вращении ротора. При этом можно будет получить представление о том, какой мощности будет генератор.
  5. Обычно мотаются катушки круглой формы. Однако, это не совсем правильно. В сектор прямоугольной формы входит больше медной проволоки, которая при этом имеет больше прямых участков. По этой же причине лучше использовать прямоугольные магниты. Диаметр отверстия катушек должен быть больше или равен диаметру магнита.

Для производства статора необходимо сделать шаблон и форму. Шаблон нужен для правильного расположения катушек относительно магнитов ротора. По нему раскладываются катушки и помещаются в форму. Контакты катушек выводятся наружу. После застывания смолы они будут соединены в электрическую цепь. В форму заливается эпоксидная смола. Чтобы улучшить прочностные характеристики статора, на дно формы укладывают стекловолокно. Во избежание прилипания смолы к форме, ее бока и дно смазывают техническим жиром или другой смазкой. После застывания смолы статор вынимают из формы и собирают генератор.

Изготовление лопастей и монтаж устройства

Для изготовления лопастей можно использовать пластиковые трубы диаметром 160 мм. Форму лопасти можно рассчитать или найти в открытых источниках. Для небольших ветрогенераторов используют от 3 до 6 лопастей.

Высота мачты самодельного ветрогенератора может достигать 12 метров. Она должна быть надежной, так как прибор испытывает очень большие нагрузки, особенно при порывистом ветре. Для установки мачты под нее заливается бетонный фундамент, а сама она дополнительно фиксируется натяжными тросами.

Ветряки своими руками: видео

« Расширительный бак для системы отопления дома своими руками Молниезащита своими руками. Советы профессионалов »

Ветряки для дома своими руками (ветряные генераторы): как сделать?

Главная » Инженерные системы » Электричество

Опубликовано: Рубрика: ЭлектричествоАвтор: Andrey Ku





















Нередко возникают ситуации, когда электроэнергия в ближайшей линии передач становится недоступной или неоправданно дорогой, и в таких случаях может выручить только самодельный ветряк. Давайте рассмотрим варианты автономного снабжения загородного дома электричеством.

Ветряные генераторы – какая модель лучше?

Очень часто хочется сэкономить на электроэнергии или получить ее там, где еще не проходят вышки ЛЭП. Также возможен вариант, когда просто нет возможности присоединения к этой вышке по причине отсутствия свободной мощности. В любом из перечисленных случаев возникает необходимость найти доступный источник электроэнергии, причем желательно возобновляемый, то есть без применения горючего. Поэтому забудем на время про существование бензиновых и дизельных генераторов и попробуем использовать силу ветра для получения электричества.

Ветряки существуют довольно давно, еще пару столетий назад активно использовались ветряные мельницы. Да, во время штиля от такого приспособления мало толку, а во время бури может отказать даже самый надежный механизм (в лучшем случае). Но при всей своей ненадежности ветровой генератор для дома своими руками изготовить проще всего, он считается наиболее эффективным, особенно если нет доступа к реке с быстрым течением для установки колеса. И следует помнить, что башня ветряка не должна мешать соседям ни шумом, ни вибрацией, ни даже отбрасываемой тенью, согласно правилам строительства жилого дома на участке.

Ветряные генераторы с вертикальной осью могут работать при слабом ветре

Основных видов ветряков существует только 2: с вертикальной и горизонтальной осью вращения. Мельницы, когда-то используемые повсеместно, относились к механизмам, лопасти которых насаживались на горизонтально ориентированную ось. Также и большинство ветряков сегодня изготавливаются именно по этому принципу, поскольку такой вариант обеспечивает наибольший КПД. Однако ветряные генераторы с вертикальной осью для дома, сделанные своими руками, работают при самом слабом ветре, который не сдвинет лопасти пропеллерных моделей. Для них достаточно легких порывов от 1–2 метров в секунду. Что касается изготовления – гораздо проще сделать вертикальный ветряк, который принимает ветер с любой стороны.

Различают генераторы и по типу лопастей, которые имеются у обоих указанных выше видов. По большей части основным фактором деления по типам является конструкция: жесткая или парусная. Уже в зависимости от того, какой вариант предпочтительнее для конкретной модели, выбирается материал для изготовления лопастей улавливателя ветровых потоков. Это может быть фанера, жесть или тонкая листовая сталь, пластик, композит – для легкой жесткой конструкции, а для парусной подойдет любой гибкий, но прочный материал, включая шелк, баннерную ткань или даже тонкий брезент.

Различия генераторов по форме лопастей – сравнение эффективности

Самый простой вариант горизонтального типа – парусная конструкция, то есть просто расположение плоскостей пропеллера под небольшим углом к плоскости вращения. Жесткие лопасти потребуют точного расчета изгиба их поверхностей, либо добиваться максимальной производительности нужно будет опытным путем. Недостаточное искривление «крыла» даст в итоге понижение КПД из-за плохого захвата воздушного потока, а слишком сильное само будет создавать сопротивление вращению из-за трения о воздух.

Парусная конструкция — самый простой вариант горизонтального типа.

Что касается генераторов с вертикальной осью, их улавливатели ветра могут иметь самые разные формы, и разработки новых контуров и изгибов продолжаются постоянно. Самый простой вариант – с лопастями в форме желобов, так называемая конструкция Савониуса. Их количество обычно делают четным – 2 или 4. Хотя бывает и больше, когда изготавливают своими руками самодельные многолопастные вертикальные ветрогенераторы на 30 кВт, с дополнительными статичными экранами на внешнем кольце. Эти экраны направляют и концентрируют ветер на определенные участки расположенного внутри кольца ротора, где установлены непосредственно лопасти. Их, в зависимости от диаметра диска основания, может начитываться от 8 до 16 штук.

Существуют еще ортогональные пропеллеры, которые расположены на вертикально установленных осях и вращаются в горизонтальной плоскости, но их основной недостаток в чрезвычайно низком КПД. Также подобные генераторы не работают при слабых порывах ветра, нужна скорость не менее 4 метров в секунду. И реже всего используются модели ветряков Дорье, в том числе геликоидный, с винтообразным загибом лопастей, дугообразными улавливателями ветра и конструкцией типа «Н». Они надежны и эффективны, но их сложно делать в домашних условиях.

Плюсы и минусы различных типов – разбираем и оцениваем

Как уже было сказано, производительность намного выше у моделей с горизонтальной осью вращения. Однако они нуждаются в сильном ветре, такой обычно бывает на высоте более 10–15 метров, и именно такой длины устанавливают мачту, которую венчает поворотная гондола с лопастями. Еще одним положительным качеством можно считать отсутствие изгибающей нагрузки на вал, которая имеет место у ветряков с вертикальной осью. К минусам же можно отнести тот факт, что у поворотных пропеллерных моделей 2 вала, а значит больше изнашивающихся узлов и выше вероятность поломки.

Вертикальные ветрогенераторы проще всего сделать самостоятельно

Что касается вертикальных систем, их достоинства и недостатки зависят от модели. К примеру, ветряки Савониуса наиболее простые и могут быть сделаны для дома своими руками, как из консервной банки, так и из металлической либо пластиковой бочки. Заводятся они при наличии 4 лопастей от самого легкого дуновения ветра, особенно если установлены качественные детали, тогда будет происходить самораскручивание за счет инерции даже при порывистом ветре. Но если лопасти только 2 или 3, самостоятельное вращение невозможно, поэтому ставят 2 таких модуля один на другой, располагая улавливатели ветра каждого под углом 90 градусов по отношению к другому. Парусность у этого типа большая, а потому очень высоко боковое давление на ось при сильном шторме.

У ортогональных ветряков, помимо их малой мощности, имеется еще ряд недостатков. Во-первых, это довольно сильная вибрация из-за неравномерного давления на разные участки лопасти крыловидной формы. Как следствие, быстро портится подшипник, установленный на вертикальном вале. Кроме того, подобные генераторы издают при вращении довольно сильный и неприятный шум, и потому могут стать причиной недовольства соседей на ближайших участках. Геликоидные, если их приобретать готовые, заводской комплектации, обходятся очень дорого, так же, как и многолопастные конструкции, у которых очень большое количество деталей.

Любой ветрогенератор для повышения эффективности может быть установлен в поворачивающейся трубе.

Принцип работы ветряков – как устроена система?

Независимо от типа ветряка, сам по себе он энергию выработать не может, ему нужен генератор, вращение вала которого будет обеспечиваться лопастями. Если у вас конструкция с горизонтальной осью вращения, для передачи движения на вал понадобится редуктор. Далее подключается контроллер, который преобразует получаемое на катушках генератора электричество в постоянный ток, поступающий затем в аккумуляторы. Далее можно подключить светодиодную лампочку, но если вы хотите зарядить какое-нибудь устройство или подключить ноутбук, понадобится еще и инвертор, который преобразует накопленный батареей заряд в переменный ток.

Следует учитывать, что каждое изменение тока с переменного на постоянный, и наоборот, уменьшает итоговое количество энергии на 10–15 %.

Установка с вертикальной осью вращения удобна тем, что у нее вал может быть довольно длинным, и это позволяет поместить генератор в нижней части мачты, то есть в зоне прямого доступа. Нередко в цепь устанавливают автоматический переключатель, в тех случаях, когда ветряк работает в комплексе с солнечными батареями или водяным колесом. Также в некоторых моделях ставят тормоз, который нужен на тот случай, если аккумулятор полностью заряжен. На лопастях ветряков с горизонтальной осью вращения могут быть предусмотрены шарниры, которые складывают улавливатели ветра при шторме. Очень мощный ветрогенератор на 5 киловатт, сделанный своими руками, иногда дополняется поворотным электромотором, который срабатывает от датчика направления потоков воздуха.

Изделие на неодимовых магнитах – краткая инструкция

Доверить сборку ротора и статора для ветряка лучше специалисту, но если вы решили сделать ветряк для частного дома с нуля своими руками, необходимо знать, как изготавливается генератор. Начать следует с основания, для которого лучше всего использовать ступицу автомобиля, поскольку на ней уже есть подшипники. На диск через равные промежутки наклеиваются неодимовые магниты, полюса которых, обращенные лицевой стороной к вам, должны чередоваться. Причем в однофазной модели число разнополюсных сторон должно совпадать. Что касается трехфазных генераторов, там рекомендуется соблюдать пропорции 2:3 или 3:4.

Для наматывания катушек лучше использовать специальные приспособления

Далее следует заняться наматыванием катушек для статора. Эту задачу тоже лучше доверить специалисту или использовать специальные приспособления, которые помогут справиться с задачей более аккуратно, чем если все делать вручную. Для того чтобы успешно заряжать батарею на 12 Ватт, понадобится суммарное количество витков во всех катушках, равное 1000. В целом для расчета витков можно использовать наиболее простую формулу ω = 44 / (T * S), где 44 – постоянный коэффициент, Т – индукция Тесла, а S – сечение провода в квадратных сантиметрах. Индукцию Тесла определяем по таблице для различных типов проводников:

Тип магнитопровода Магнитная индукция max (Тл) при мощности трансформатора (Вт)
5-15 15-50 50-150 150-300 300-1000
Броневой штампованный 1,1-1,3 1,3 1,3-1,35 1,35 1,35-1,2
Броневой витой 1,55 1,65 1,65 1,65 1,65
Тороидальный витой 1,7 1,7 1,7 1,65 1,6

Намотанные катушки (им лучше придавать прямоугольную или трапециевидную форму для удобства расположения по кругу) закрепляем клеем на неподвижном основании статора. При этом форма и размеры внутреннего пространства катушки должны соответствовать контурам магнита. То же касается и толщины. Все концы проводников выводим и соединяем так, чтобы получилось два общих пучка «+» и «–». Сердцевины катушек заливаем тем же клеем, что использовался для фиксации, можно им же изолировать полностью провода, уложенные на диск статора. Теперь, если магниты будут при вращении ротора совмещаться с катушками, разность потенциалов полюсов создаст условия для выработки электричества.

Изготовление ветряка на основе готового электромотора

Обычно домашние мастера стараются использовать автомобильные генераторы, однако подходят далеко не все, а только самовозбуждающиеся, например, такие, которые использовались в некоторых моделях тракторов. Большинство же требуют для появления тока наличия подключенного аккумулятора. Однако в качестве основы для ветряка можно использовать и мотор-колесо для самоката или скутера. Это позволит сделать малошумные вертикальные ветрогенераторы на 5 кВт, которые будут иметь очень высокий ресурс за счет простейшей конструкции с минимумом деталей.

Также можно использовать в качестве генератора практически любой электромотор от бытовых станков, главное, чтобы в основе отсутствовали щетки, как, например, в угловых шлифовальных машинах или электродрелях – такие генераторы вам не подойдут. Для маломощного варианта годится и кулер от компьютера, но только для зарядки небольших электронных устройств. Если вы хотите получить вертикальный ветрогенератор, изготовленный своими руками, хотя бы на 2 кВт, лучше взять за основу мотор от мощного вентилятора.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:


5 Недостатки ветряных турбин с вертикальной осью (VAWT)