Самодельный ветрогенератор для дома: Как сделать ветрогенератор 💨 на 220В своими руками: самодельный ветряк

Самодельный ветрогенератор для дома и дачи

Выработка электроэнергии для ветряка с использованием генератора должна осуществляться в широком скоростном диапазоне. Генератор обязан быстро включаться без внешних источников энергии и автоматических запускающих устройств. Ветросиловая установка (ВСУ) с ООС обладают высоким КПД и КИЭВ, поэтому при их использовании генератор должен функционировать и как двигатель.

 

Правильный выбор генератора

Наиболее подходящим для ВСУ является автогенератор со встроенным в него выпрямителем тока, так как способен вырабатывать до 2 кВт энергии. Он способен работать со стабильным выходным напряжением (порядка вплоть 14,7 В). При этом будет широкий разбег скоростей, внешние не понадобятся. К тому же, вентили из кремния смогут открыться лишь по достижении напряжением уровня д1,4 В на обмотке. Пока этого нет, агрегат не испытывает значительной нагрузки – её вызывает только очень сильное раскручивание ветряка.

Для работы автогенератора нет нужды иметь передачи (ременную и зубчатую). Агрегат без проблем соединяется с валом ВД быстроходного. Для этого достаточно найти подходящие обороты, выбрав необходимое число лопастей.

Отличительный признак «быстроходок» – малый стартовый момент, стремящийся к нулю. Но даже без отключения нагрузки ротор у таких устройств способен быстро раскрутиться до необходимой скорости перед открытием вентилей и подачей генератором электрического тока.

Ещё бывают генераторы коллекторные (у них ненамагниченный статор) и асинхронные генераторы (дающие переменный ток). Все это абсолютно не подходящие варианты для ветряков, они зависят от силы ветра. В случае значительного уменьшения скорости ветра они прекратят выработку энергии до того, как она снизится до МРС, и окажутся неспособны к самостоятельному запуску.

По критерию мощности до 5 кВт удовлетворяют всем требованиям к запуску и стабильной работе электрические агрегаты с супермагнитами, они изготовлены на основе ниобия и являются постоянными источниками магнитного колебания. Благодаря ниобиевой основе они способны к максимальной выработке. Магниты, которые изготовлены из стали или ферритов, не способны к такой отдаче, их показатель всего лишь 0,5-0,7 кВт.

Ветряки работают благодаря ветру, энергию которого и должны передавать потребителям, обеспечивая их электричеством для нормальной, комфортной жизни. При этом очень многое зависит от того, как много окажется мощности. Если энергия ветра окажется недостаточной, тогда не удастся обеспечить циркуляцию ротора и, соответственно, тяга в лопастях тоже будет недостаточной, не сможет обеспечить высокие мощность и КИЭВ. В случае настолько небольшой мощности получаемой электроэнергии будет недостаточно для качественного и достаточного обеспечения всех потребителей.

Нужно помнить, что, если отдать энергии для циркуляции слишком много, тогда в ситуации слабого ветра и при холостом ходе ротор начнёт сильно раскручиваться. Но потребителям от этого не будет лучше, так как при изменении нагрузки ротор может прекратить работу, оставив их без такого необходимого блага цивилизации, как электроэнергия.

Поэтому для нормальной работы ветряков и получения достаточного количества энергии необходимо соблюдать закон её сохранения, то есть придерживаться золотой середины. На одну половину получаемой энергии давать нагрузку, а другую часть использовать для потока оптимума. Это наиболее выгодно и продуктивно.

 

Какой должна быть мачта?

Для того, чтобы сделать мачту для ветрогенератора, вполне можно использовать различные подручные материалы. Например, стальную водопроводную трубу. Она должна быть не менее 101-115 м в диаметре и длиною примерно 6-7 метров. Естественно, что ставить ветряк нужно на открытой местности, это необходимо для того, чтобы не было препятствий для ветра, и электростанция вырабатывала достаточно энергии.

Бывает, что устанавливают ветряк там, где нет открытой местности. Это тоже возможно. Но в этом случае мачту необходимо делать максимальной длины. Ветроколесо должно быть минимум на один метр выше ближайших зданий, деревьев или иных препятствий для нормальной работы.

Нужно помнить, что саму мачту необходимо ставить на основание в виде бетонной площадки. Это требуется для того, чтобы она не проваливалась в почву.

Потребуются растяжки. И лучше всего применить тросы (оцинкованные стальные), которые по диаметру должны самое меньшее 6 мм. Тросы закрепляют на мачте посредством хомута. К земле они закрепляются с помощью стальных колышков, которые должны быть максимально надёжными и крепкими. Их закапывают в землю на глубину не менее полутора метров. А лучше всего, если для крепости они будут забетонированы у основания.

 

Выбор конструкции ветроколеса

Основная деталь ветрогенератора – это ветряное колесо. Оно превращает ветряную энергию в механический вид. В зависимости от того, какой конструкции будет колесо, такие и понадобятся остальные детали устройства.

Если взять за основу форму старых ветряных мельниц, то в этом случае будет очень низкий КИЭВ. В то же время современные быстроходные крыльчатые колеса имеют этот показатель намного больше. Современные познания в аэродинамике позволяют увеличивать производительность ветряков, обеспечивая необходимой электроэнергией всех потребителей.

Многое зависит от формы лопастей. Она может быть крыльчатого типа, парусного и иных менее распространённых форм. Именно первый тип является наиболее эффективным, при котором потери энергии сводятся к минимуму. По этой причине такая конструкция используется в большинстве промышленных электростанций.

Другие виды могут мало использовать энергию ветра, поэтому и применяются не так часто. Таковы, к примеру, вертикально-осевые роторы Сивониуса и Дарье. Они довольно интересны, но не так эффективны. Если ветер слаб (4 м/с), выделится только 20 Вт полезной мощности, а в то же время крыльчатый тип винта в идентичных условиях «сделает» намного больше.

 

Изготовление лопастей

Начинать лучше всего с изготовления лопастей. Отличным материалом для них служит пластик, он не пострадает от осадков и лёгок в применении.

Для этого нужно взять пластиковую трубу. Из неё делать лопасти нетрудно и менее трудоёмко, даже новичок справится без проблем. Она должна быть выполнена из ПВХ и в диаметре сохранять не менее 160 мм. Только обязательно брать необходимо трубу, предназначенную для напорного трубопровода или канализации. Так как у таких труб толщина стенок составляет минимум 4 мм, то они являются наиболее подходящими. А разновидности, которые тоньше, не подойдут, так как они менее прочные и быстро придут в негодность, например, прогнутся или разобьются о мачту.

Для того, чтобы хорошо соединить лопасти с корпусом, необходимо применить такое приспособление, как головка ветродвигателя. Что это такое? Она является диском из мягкого типа стали; толщину имеет от 6 мм до 10 мм; к диску приварены шесть полосок (не менее 12 мм в толщину).

Такой диск крепится на корпус посредством болтов. Всё должно быть выполнено максимально качественно и крепко, чтобы в ближайшее время не возникало проблем в работе и поломок. Затем нужно будет сбалансировать ветроколесо и проверить, нормально ли работают все лопасти.

 

ВИДЕО

При полном и/или частичном копировании данного материала, для последующего размещения его на стороннем ресурсе, обратная, индексируемая ссылка на источник обязательна!

схема и чертеж, инструменты и материалы, подробная инструкция

Один из простых способов получить дешёвую электроэнергию — ветрогенератор. Его необязательно покупать, можно построить своими руками, используя правильно составленные чертежи и схемы, детали и материалы.

Принцип работы ветрогенератора

Принцип действия ветрогенератора прост: ветер приводит в движение лопасти, вращающие ротор турбины, который преобразует энергию ветра в механическую. Ветровые турбины бывают:

  • с роторами горизонтальной оси;
  • с роторами вертикальной оси.

Преимущество последних в том, что они работают независимо от направления ветра и его силы. Мощность, генерируемая самодельным ветрогенератором, составляет от 100 до 6000 Вт. Минимальная скорость, при которой турбина может начать вырабатывать электроэнергию — 2,5-3 м/с, но для достижения номинальной мощности необходима скорости ветра от 10 м/с.

Ротор обычно вращается со скоростью 15–20 об/мин, тогда как типичный асинхронный генератор вырабатывает электричество со скоростью более 1500 об/мин. Для самодельного ветряка подойдёт автомобильный генератор на 12 вольт.

Принцип работы ветрогенератора

Как сделать ветрогенератор своими руками

Основой создания ветрогенератора является грамотно сделанный проект и подготовленный чертёж. Это очень важно, потому что без чёткого представления о том, как должен выглядеть прибор, будет трудно построить его правильно, не нарушив порядок монтажа всех элементов.

Чертежи и схемы

Начинать нужно с составления общего эскиза ветротурбины, пометив ключевые элементы: башню, генератор, деревянное основание, лопасти и ступицу, которая соединяет их вместе. Самостоятельно составленная схема может быть не сильно подробной: в этом нет необходимости. Её следует использовать для общего представления о том, каким будет расположение различных частей ветряного двигателя, и как конструкция будет выглядеть на завершающих этапах.

Схема сборки ветроэлектрического генератора

После подготовки схемы нужно выставить правильные размеры ветрогенератора. Они должны включать в себя высоту, длину и ширину деревянного основания, которое соединяет генератор и хвостовой плавник с башней. Также определить размеры для лопастей из металлических труб или труб из ПВХ, в зависимости от того, какой материал будет использоваться. Отдельные измерения нужны для хвостового плавника: высота, ширина и длина, а также диаметр – для лезвий, которые определяют размер ветровой турбины.

После того как будет готов чертёж и черновой набросок устройства с выставленными размерами, можно переходить к подготовке материалов и инструментов для работы.

Необходимые инструменты и материалы

Для изготовления самодельного ветряка потребуются такие детали:

  • ротор с лопастями;
  • редуктор для регулирования скорости вращения ротора;
  • гелевый или щелочной аккумулятор для питания электроприборов;
  • инвертор для трансформации тока;
  • хвостовая часть;
  • мачта.

Ротор с лопастями можно сделать самостоятельно, тогда как остальные элементы, вероятно, придётся купить или собрать из необходимых деталей. Кроме этого, для сборки самодельного ветряка потребуются такие инструменты и материалы:

  • пила по дереву;
  • ножницы по металлу;
  • горячий клей;
  • паяльник;
  • дрель.

Обязательно нужны винты и болты для соединения лезвий со ступицей и для скрепления металлической трубы с деревом.

Лопасти для ветрогенератора своими руками

Изготавливая лопасти самостоятельно, стоит особое внимание уделить соблюдению заданной чертежом формы изделий. Лопасти могут быть крыльчатого или парусного типа. Второй более прост в изготовлении, но имеет невысокий КПД, что делает его неэффективным в самодельных ветрогенераторах даже средних размеров.

Для изготовления лопастей самодельного ветрогенератора подойдут такие материалы как:

  • пластик;
  • дерево;
  • алюминий;
  • стекловолокно;
  • поливинилхлорид.

Устройство лопастной части ветрогенератора

Если выбирать поливинилхлорид, то для создания лопастей отлично подойдут ПВХ-трубы диаметром от 160 мм. Пластик и дерево — менее износостойкие материалы, которые под воздействием осадков и сильного ветра через несколько лет придут в негодность. Оптимальный вариант — алюминий: он прочный и лёгкий, устойчивый к разрыву и залому, невосприимчивый к влаге и повышенным температурам.

Пошаговая инструкция по изготовлению

Когда все чертежи будут составлены, а материалы и инструменты подготовлены, можно начинать собирать ветрогенератор своими руками, руководствуясь следующим порядком:

  1. Подготовить бетонный фундамент. Глубина ямы и объём бетонной смеси рассчитывается исходя из типа грунта и климатических условий. После заливки фундаменту нужно несколько недель, чтобы набрать нужную прочность. Только после этого можно устанавливать в него мачту на глубину 60-70 см, закрепив её растяжками.
  2. Поместить подготовленные лопасти в трубу, закрепить их с помощью винтов и гаек на втулке, на которую будет установлен двигатель.
  3. Расположить диодный мост рядом с двигателем и закрепите его с помощью саморезов. Подсоединить провод от двигателя к диодному мосту «плюс», а другой провод к отрицательному мосту.
  4. Закрепить вал двигателя, надеть на него втулку и плотно затянуть её против часовой стрелки.
  5. Уравновесить основание трубы с прикреплённым к нему двигателем и валом и отметить точку баланса.
  6. Закрепить основание прибора болтами.

Ветрогенератор может прослужить гораздо дольше, если покрасить не только лопасти, но основание, вал и крышку двигателя. Чтобы включить установку потребуется комплект проводов, зарядное устройство, амперметр и аккумулятор.

Подготовка автомобильного генератора

Для того чтобы сделать ветрогенератор своими руками из автомобильного генератора? потребуется установка силой от 95A с напряжением 12 В. При 125 оборотах в минуту он вырабатывает 15,5 Вт, а при 630 оборотах этот показатель составит 85,7 Вт. Если говорить о нагрузке в 630 об/мин, то вольтметр покажет 31,2 вольт, а амперметр – 13,5 ампер. Таким образом, мощность генератора составит 421,2 Вт. Для достижения этого показателя необходимо использовать неодимовые магниты, которые в 7 раз эффективнее, чем ферритовые.

В начале подготовки автомобильного генератора нужно удалить роторную обмотку магнитного возбуждения и электронные щётки с коллектором. На место кольцевых ферромагнетиков нужно установить неодимовые магниты в количестве 3 штук, размер каждого из них должен составлять 85 х 35 х 15 миллиметров. Недостатком использования мощных магнитов может стать «залипание», затрудняющее движение вала. Для его уменьшения магниты должны размещаться под небольшим углом относительно друг друга.

Перед запуском генератора, его нужно протестировать на токарном станке, раскрутив вал до 950–1000 об/мин. Если устройство работает нормально, отдача будет составлять не менее 200 Вт. В большинстве случаев подойдёт классическая силовая установка с вертикальной осью: она характеризуется низкими оборотами и бесшумностью.

В процессе эксплуатации ветрогенератора рекомендуется периодически проверять надёжность креплений у основания мачты, смазывать подшипники поворотного устройства, проводить балансировку наклона установки. Раз в полгода рекомендуется проверять и менять электроизоляцию, которая нередко повреждается из-за использования в неблагоприятных условиях.

Самодельный ветрогенератор, собранный из автомобильного генератора и простых деталей, способен обеспечить электроэнергией небольшой дом и стать автономным резервным источником питания. Экологически безопасный и нетребовательный в обслуживании, он окупится в течение 2–4 лет в зависимости и прослужит десятки лет.

  • Автор: Андрей