Як зробити вітряний генератор власноруч. Вертикальний вітряк своїми руками: процес збирання. Можливі конфігурації вітрової турбіни

Росія щодо вітроенергетичних ресурсів займає подвійне становище. З одного боку, завдяки величезній загальній площі та розмаїттю рівнинних місцевостей вітру загалом багато, і він переважно рівний. З іншого боку – наші вітри переважно низькопотенційні, повільні, див. рис. З третьої, мало обжитих місцевостях вітри буйні. Виходячи з цього, завдання завести на господарстві вітрогенератор є цілком актуальним. Але, щоб вирішити - купувати досить дорогий пристрій, або зробити його своїми руками, потрібно добре подумати, який тип (а їх дуже багато) для якої мети вибрати.

Основні поняття

1. КИЕВ – коефіцієнт використання енергії вітру. У разі застосування для розрахунку механістичної моделі плоского вітру (див. далі) він дорівнює ККД ротора ветросилової установки (ЗСУ).
2. ККД – наскрізний ККД ЗСУ, від вітру, що набігає, до клем електрогенератора, або до кількості накачаної в бак води.
3. Мінімальна робоча швидкість вітру (МРС) – швидкість його, коли він вітряк починає давати струм у навантаження.
4. Максимально допустима швидкість вітру (МДС) – його швидкість, при якій вироблення енергії припиняється: автоматика або відключає генератор, або ставить ротор у флюгер, або складає його і ховає, або сам ротор зупиняється, або ЗСУ просто руйнується.
5. Стартова швидкість вітру (ССВ) – при такій швидкості ротор здатний провернутися без навантаження, розкрутитися і увійти в робочий режим, після чого можна включати генератор.
6. Негативна стартова швидкість (ОСС) – це означає, що ЗСУ (або ВЕУ – вітроенергетична установка, або ВЕА, вітроенергетичний агрегат) для запуску за будь-якої швидкості вітру вимагає обов'язкового розкручування від стороннього джерела енергії.
7. Стартовий (початковий) момент – здатність ротора, примусово загальмованого в потоці повітря, створювати крутний момент на валу.
8. Вітродвигун (ВД) – частина ЗСУ від ротора до валу генератора чи насоса, чи іншого споживача енергії.
9. Роторний вітрогенератор - ЗСУ, в якій енергія вітру перетворюється на момент обертання на валу відбору потужності за допомогою обертання ротора в потоці повітря.
10. Діапазон робочих швидкостей ротора – різниця між МДС та МРС під час роботи на номінальне навантаження.
11. Тихохідний вітряк - у ньому лінійна швидкість частин ротора в потоці значно не перевищує швидкість вітру або нижче її. Динамічний напір потоку безпосередньо перетворюється на тягу лопаті.
12. Швидкохідний вітряк – лінійна швидкість лопат істотно (до 20 і більше разів) вище швидкості вітру, і ротор утворює свою власну циркуляцію повітря. Цикл перетворення енергії потоку в складний тягу.

Примітки:

1. Тихохідні ЗСУ, як правило, мають КИЕВ нижче, ніж швидкохідні, але мають стартовий момент, достатній для розкручування генератора без відключення навантаження та нульову ССВ, тобто. абсолютно самозапускаються і застосовні при слабких вітрах.
2. Тихохідність та швидкохідність – поняття відносні. Побутовий вітряк на 300 об/хв може бути тихохідним, а потужні ЗСУ типу EuroWind, з яких набирають поля вітроелектростанцій, ВЕС (рис.) і ротори яких роблять близько 10 об/хв – швидкохідні, т.к. при такому їх діаметрі лінійна швидкість лопатей та їх аеродинаміка на більшій частині розмаху – цілком «літакові», див. далі.

Який потрібний генератор?

Електричний генератор для вітряка побутового призначення повинен виробляти електроенергію в широкому діапазонішвидкостей обертання та володіти здатністю самозапуску без автоматики та зовнішніх джерел живлення. У разі використання ЗСУ з ОСС (вітряки з розкруткою), які мають, як правило, високі КИЕВ та ККД, він повинен бути і оборотним, тобто. вміти працювати і як двигун. За потужностей до 5 кВт цій умові задовольняють електричні машиниз постійними магнітами на основі ніобію (супермагнітами); на сталевих чи феритових магнітах можна розраховувати лише на 0,5-0,7 кВт.

Примітка: асинхронні генератори змінного струму або колекторні з ненамагніченим статором не годяться зовсім. При зменшенні сили вітру вони згаснуть задовго до того, як його швидкість впаде до МРС, і потім самі не запустяться.

Відмінне «серце» ЗСУ потужністю від 0,3 до 1-2 кВт виходить із автогенератора змінного струму з вбудованим випрямлячем; таких зараз більшість. По-перше, вони тримають вихідну напругу 11,6-14,7 В досить широкому діапазоні швидкостей без зовнішніх електронних стабілізаторів. По-друге, кремнієві вентилі відкриваються, коли напруга на обмотці досягне приблизно 1,4, а до цього генератор «не бачить» навантаження. Для цього генератор потрібно вже досить пристойно розкрутити.

У більшості випадків автогенератор можна безпосередньо, без зубчастої або ремінної передачі, з'єднати з валом швидкохідного ВД, підібравши оберти вибором кількості лопат, див. нижче. "Швидкоходки" мають малий або нульовий стартовий момент, але ротор і без відключення навантаження встигне достатньо розкрутитися, перш ніж вентилі відкриються і генератор дасть струм.

Вибір за вітром

Перш ніж вирішувати, як зробити вітрогенератор, визначимося з місцевою аерологією. У сіро-зелених(безвітряних) областях вітрової карти хоч якийсь толк буде лише від вітрильного вітродвигуна(І їх далі поговоримо). Якщо необхідно постійне енергопостачання, то доведеться додати бустер (випрямляч зі стабілізатором напруги), зарядний пристрій, потужну акумуляторну батарею, інвертор 12/24/36/48 постійки в 220/380 В 50 Гц змінного струму. Обійдеться таке господарство не менше $20.000, і зняти довготривалу потужність понад 3-4 кВт навряд чи вийде. Загалом, при непохитному прагненні альтернативної енергетики краще пошукати інше її джерело.

У жовто-зелених, слабовітряних місцях, при потребі в електриці до 2-3 кВт, самому можна взятися за тихохідний. вертикальний вітрогенератор . Їх розроблено немає числа, і є конструкції, за КИЕВ та ККД майже не поступаються «лопатеві» промислового виготовлення.

Якщо ж ВЕУ для дому передбачається купити, то краще орієнтуватися на вітряк із вітрильним ротором. Спорів і їх багато, і теоретично поки що все ясно, але працюють. У РФ «вітрили» випускають у Таганрозі на потужність 1-100 кВт.

У червоних, вітряних регіонах вибір залежить від потрібної потужності.У діапазоні 0,5-1,5 кВт виправдані саморобні вертикалки; 1,5-5 кВт – покупні вітрильники. «Вертикалка» теж може бути покупною, але обійдеться дорожче за ЗСУ горизонтальної схеми. І, нарешті, якщо потрібно вітряк потужністю 5 кВт і більше, то вибирати потрібно між горизонтальними покупними "лопатями" або "вітрильниками".

Примітка: багато виробників, особливо другого ешелону, пропонують комплекти деталей, з яких можна зібрати вітрогенератор потужністю до 10 кВт самостійно. Обійдеться такий набір на 20-50% дешевше від готового з установкою. Але перш за покупку потрібно уважно вивчити аерологію передбачуваного місця встановлення, а потім за специфікаціями підібрати відповідний типта модель.

Про безпеку

Деталі вітродвигуна побутового призначення у роботі можуть мати лінійну швидкість, що перевищує 120 і навіть 150 м/с, а шматочок будь-якого твердого матеріалувагою 20 г, що летить зі швидкістю 100 м/с, при «вдалому» попаданні вбиває здорового мужика наповал. Сталева, або з жорсткого пластику, пластина товщиною 2 мм, що рухається зі швидкістю 20 м/с, розтинає його навпіл.

Крім того, більшість вітряків потужністю понад 100 Вт досить сильно шумлять. Багато хто породжує коливання тиску повітря наднизькою (менше 16 Гц) частоти – інфразвуки. Інфразвуки нечутні, але згубні здоров'ю, а поширюються дуже далеко.

Примітка: наприкінці 80-х у США був скандал – довелося закрити найбільшу на той момент у країні ВЕС. Індіанці з резервації за 200 км від поля її ЗСУ довели в суді, що різко почастішали в них після введення ЗЕЗ в експлуатацію розлади здоров'я обумовлені її інфразвуками.

Через зазначені вище причини встановлення ЗСУ допускається на відстані не менше 5 їх висот від найближчих житлових будівель. У дворах приватних домоволодінь можна встановлювати вітряки промислового виготовлення, сертифіковані відповідним чином. На дахах ставити ЗСУ взагалі не можна – при їх роботі навіть у малопотужних виникають знакозмінні механічні навантаження, здатні викликати резонанс будівельної конструкції та її руйнування.

Примітка: висотою ЗСУ вважається найвища точкаометаємого диска (для лопатевих роторів) або геомеричної фігури (для вертикальних ЗСУ з ротором на держаку). Якщо щогла ЗСУ або вісь ротора виступають вгору ще вище, висота вважається за їхньою топою - верхівкою.

Вітер, аеродинаміка, КИЕВ

Саморобний вітрогенератор підпорядковується тим самим законам природи, як і заводський, розрахований на комп'ютері. І саморобнику основи його роботи потрібно розуміти дуже добре – у його розпорядженні найчастіше немає дорогих суперсучасних матеріалів та технологічного обладнання. Аеродинаміка ж ЗСУ ох як непроста…

Вітер та КИЕВ

Для розрахунку серійних заводських ЗСУ використовується т. зв. плоскі механістичні моделі вітру. У її основі такі припущення:

• Швидкість та напрямок вітру постійні в межах ефективної поверхні ротора.
• Повітря – суцільне середовище.
• Ефективна поверхня ротора дорівнює площі, що омітається.
• Енергія повітряного потоку – суто кінетична.

За таких умов максимальну енергію одиниці об'єму повітря обчислюють за шкільною формулою, вважаючи густину повітря за нормальних умов 1,29 кг*куб. м. При швидкості вітру 10 м/с один куб повітря несе 65 Дж, і з одного квадрата ефективної поверхні ротора можна, при 100% ККД всієї ЗСУ, зняти 650 Вт. Це дуже спрощений підхід - всі знають, що вітер ідеально рівним не буває. Але це доводиться йти, щоб забезпечити повторюваність виробів – звичайне у техніці справа.

Плоскую модель не слід ігнорувати, вона дає чіткий мінімум доступної енергії вітру. Але повітря, по-перше, стискаємо, по-друге, дуже плинний (динамічна в'язкість всього 17,2 мкПа * с). Це означає, що потік може обтікати площу, що ометається, зменшуючи ефективну поверхню і КИЕВ, що найчастіше і спостерігається. Але в принципі можлива і зворотна ситуація: вітер стікається до ротора і площа ефективної поверхні тоді виявиться більше омітається, а КИЕВ - більше 1 щодо його для плоского вітру.

Наведемо два приклади. Перший - прогулянкова, досить важка, яхта може йти не тільки проти вітру, а й швидше за нього. Вітер мається на увазі зовнішній; вимпельний вітер все одно має бути швидшим, інакше як він судно потягне?

Другий – класика авіаційної історії. На випробуваннях МІГ-19 виявилося, що перехоплювач, який був на тонну важчий за фронтовий винищувач, за швидкістю розганяється швидше. З тими ж двигунами в тому ж планері.

Теоретики не знали, що і думати, і всерйоз засумнівалися у законі збереження енергії. Зрештою виявилося - справа в конусі обтічника РЛС, що виступає з повітрозабірника. Від його носка до обічайки виникало ущільнення повітря, яке ніби згрібало його зі сторін до компресорів двигунів. З того часу ударні хвилі міцно увійшли в теорію як корисні, і фантастичні льотні дані сучасних літаків значною мірою зумовлені їх умілим використанням.

Аеродинаміка

Розвиток аеродинаміки прийнято ділити на дві епохи – до Н. Г. Жуковського та після. Його доповідь «Про приєднані вихори» від 15 листопада 1905 р. стала початком нової ерив авіації.

До Жуковського літали на поставлених плашмя вітрилах: вважалося, що частинки потоку, що набігає, віддають весь свій імпульс передній кромці крила. Це дозволяло відразу позбавитися векторної величини – моменту кількості руху – породжувала зубодробну і найчастіше неаналітичну математику, перейти до куди зручнішим скалярним суто енергетичним співвідношенням, і отримати в результаті розрахункове поле тиску на несучу площину, більш-менш схоже на сьогодення.

Такий механістичний підхід дозволив створити апарати, здатні сяк-так піднятися в повітря і здійснити переліт з одного місця в інше, не обов'язково впавши на землю десь по дорозі. Але прагнення збільшити швидкість, вантажопідйомність та інші льотні якості дедалі більше виявляло недосконалість початкової аеродинамічної теорії.

Ідея Жуковського була така: вздовж верхньої та нижньої поверхонь крила повітря проходить різний шлях. З умови безперервності середовища (бульбашки вакууму самі по собі в повітрі не утворюються) випливає, що швидкості верхнього та нижнього потоків, що сходять із задньої кромки, повинні відрізнятися. Внаслідок нехай малої, але кінцевої в'язкості повітря там через різницю швидкостей має утворитися вихор.

Вихор обертається, а закон збереження кількості руху, настільки ж незаперечний, як закон збереження енергії, справедливий й у векторних величин, тобто. повинен враховувати напрям руху. Тому тут же, на задній кромці, повинен сформуватися вихор, що протилежно обертається, з таким же обертальним моментом. За рахунок чого? За рахунок енергії, що виробляється двигуном.

Для практики авіації це означало революцію: обравши відповідний профіль крила, можна було приєднаний вихор пустити навколо крила як циркуляції Р, що збільшує його підйомну силу. Тобто, витративши частину, а для великих швидкостей і навантажень на крило - більшу частину, потужності мотора, можна створити навколо апарату повітряний потік, що дозволяє досягти кращих льотних якостей.

Це робило авіацію авіацією, а не частиною повітроплавання: тепер літальний апаратміг сам створювати собі необхідне для польоту середу і бути більш іграшкою повітряних потоків. Потрібен тільки двигун потужніший, і ще й ще потужніший.

Знову КИЇВ

Але у вітряка двигуна немає. Він, навпаки, повинен відбирати енергію у вітру та давати її споживачам. І тут виходить – ноги витяг, хвіст ув'яз. Пустили надто мало енергії вітру на власну циркуляцію ротора – вона буде слабкою, тяга лопатей – малою, а КИЕВ та потужність – низькими. Віддамо на циркуляцію багато – ротор при слабкому вітрі буде на холостому ходікрутитись як шалений, але споживачам знову дістається мало: трохи дали навантаження, ротор загальмувався, вітер здув циркуляцію, і ротор став.

Закон збереження енергії " золоту серединудає саме посередині: 50% енергії даємо в навантаження, а на інші 50% підкручуємо потік до оптимуму. Практика підтверджує припущення: якщо ККД хорошого пропелера, що тягне, становить 75-80%, то КИЕВ так само ретельно розрахованого і продутого в аеродинамічній трубі лопатевого ротора доходить до 38-40%, тобто. до половини від того, чого можна досягти при надлишку енергії.

Сучасність

Нині аеродинаміка, озброєна сучасною математикою та комп'ютерами, дедалі більше уникає неминуче щось та спрощують моделей до точного описи поведінки реального тіла на реальному потоці. І тут, крім генеральної лінії – потужність, потужність, та ще раз потужність! - Виявляються шляхи побічні, але багатообіцяючі якраз при обмеженій кількості енергії, що надходить в систему.

Відомий авіатор-альтернативник Пол Маккріді ще у 80-х створив літак, з двома моторчиками від бензопили потужністю 16 к.с. що показав 360 км/год. Причому шасі його було триопорним, а колеса - без обтічників. Жоден з апаратів Маккріді не вийшов на лінію і не став на бойове чергування, але два – один із поршневими моторами та пропелерами, а інший реактивний – вперше в історії облетіли навколо земної кулібез посадки на одній заправці.

Вітрильників, що породили початкове крило, розвиток теорії теж торкнувся дуже суттєво. "Жива" аеродинаміка дозволила яхтам при вітрі в 8 вузл. стати на підводні крила (див. рис.); щоб розігнати таку гігант до потрібної швидкості гребним гвинтом, потрібен двигун не менше 100 к.с. Гоночні катамарани при такому вітрі ходять зі швидкістю близько 30 вузл. (55 км/год).

Є й знахідки зовсім нетривіальні. Любителі рідкісного та екстемального спорту – бейсджампінгу – одягнувши апеціальний костюм-крило, вінгсьют, літають без мотора, маневруючи, на швидкості понад 200 км/год (рис. праворуч), а потім плавно приземляються у заздалегідь обраному місці. У якій казці люди літають самі собою?

Дозволено й багато загадок природи; зокрема – політ жука. За класичною аеродинамікою він літати не здатний. Так само, як і родоначальник «стелсов» F-117 з його крилом ромбоподібного профілю теж не здатний піднятися в повітря. А МІГ-29 та Су-27, які деякий час можуть летіти хвостом уперед, і зовсім ні в які уявлення не вкладаються.

І чому тоді, займаючись вітродвигунами, не забавою і знаряддям знищення собі подібних, а джерелом життєво важливого ресурсу, потрібно танцювати неодмінно від теорії слабких потоків з її моделлю плоского вітру? Невже не знайдеться можливості рушити далі?

Чого чекати від класики?

Однак від класики відмовлятися в жодному разі не слід. Вона дає основу, не спираючись на яку не можна піднятися вище. Точно так, як теорія множин не скасовує таблицю множення, а від квантової хромодинаміки яблука з дерев нагору не відлетять.

Отже, на що можна розраховувати за класичного підходу? Подивимося на малюнок. Зліва – типи роторів; вони зображені умовно. 1 – вертикальний карусельний; 2 – вертикальний ортогональний (вітряна турбіна); 2-5 - лопатеві ротори з різною кількістю лопатей з оптимізованими профілями.

Праворуч по горизонтальній осі відкладена відносна швидкість ротора, тобто відношення лінійної швидкості лопаті до швидкості вітру. По вертикальній догори – КИЕВ. А вниз - знову ж таки відносний крутний момент. Одиничним (100%) крутним моментом вважається такий, що створює насильно загальмований у потоці ротор зі 100% КИЕВ, тобто. коли вся енергія потоку перетворюється на зусилля, що обертає.

Такий підхід дозволяє робити далекосяжні висновки. Скажімо, кількість лопатей потрібно вибирати не тільки і не стільки за бажаною швидкістю обертання: 3- і 4-лопастники відразу багато втрачають по КИЕВ і обертальний момент порівняно з 2- і 6-лопатниками, що добре працюють приблизно в тому ж діапазоні скоростей. А зовні схожі карусель і ортогонал мають принципово різні властивості.

В цілому ж перевагу слід віддавати лопатевим роторам, крім випадків, коли потрібна гранична дешевизна, простота, самозапуск без автоматики, що не обслуговується, і неможливий підйом на щоглу.

Примітка: про вітрильні ротори поговоримо особливо - вони, схоже, в класику не вкладаються.

Вертикалки

ЗСУ з вертикальною віссю обертання мають незаперечну для побуту перевагу: їх вузли, що потребують обслуговування, зосереджені внизу і не потрібне підйом нагору. Там залишається, і то не завжди, упорно-опорний самовстановлюваний підшипник, але він міцний і довговічний. Тому, проектуючи простий вітрогенератор, вибір варіантів потрібно починати з вертикалок. Основні їх типи представлені на рис.

НД

На першій позиції – найпростіший, найчастіше званий ротором Савоніуса. Насправді його винайшли в 1924 р. в СРСР Я. А. і А. А. Вороніни, а фінський промисловець Сігурд Савоніус безсовісно привласнив собі винахід, проігнорувавши радянське авторське свідоцтво, і розпочав серійний випуск. Але впровадження у долі винаходу означає дуже багато, тому ми, щоб не ворушити минуле і не турбувати порох померлих, назвемо цей вітряк ротором Вороніних-Савоніуса, або для стислості, ВС.

ВС для самороба всім хороший, крім «паровозного» КИЕВ у 10-18%. Однак у СРСР над ним працювало багато, і напрацювання є. Нижче ми розглянемо вдосконалену конструкцію, не набагато складнішу, але по КИЕВ, що дає фору лопаткам.

Примітка: дволопатевий НД не крутиться, а смикається ривками; 4-лопатевий лише трохи плавніший, але багато втрачає в КИЕВ. Для покращення 4-«коритні» найчастіше розносять на два поверхи – пару лопатей унизу, а інша пара, повернена на 90 градусів по горизонталі, над ними. КИЕВ зберігається, і бічні навантаження на механіку слабшають, але згинальні дещо зростають, і за вітру понад 25 м/с у такої ЗСУ на держаку, тобто. без розтягнутого вантами підшипника над ротором, зриває вежу.

Дар'ї

Наступний – ротор Дар'ї; КИЇВ – до 20%. Він ще простіше: лопаті – з простої пружної стрічки без жодного профілю. Теорія ротора Дар'ї ще недостатньо розроблена. Зрозуміло тільки, що починає він розкручуватися за рахунок різниці аеродинамічного опору горба та кишені стрічки, а потім стає начебто швидкохідним, утворюючи власну циркуляцію.

Обертальний момент малий, а в стартових положеннях ротора паралельно і перпендикулярно вітру взагалі відсутня, тому саморозкручування можливе тільки при непарній кількості лопатей (крил?) У будь-якому випадку на час розкручування навантаження від генератора потрібно відключати.

Є у ротора Дар'ї ще дві погані якості. По-перше, при обертанні вектор тяги лопаті описує повний оберт щодо її аеродинамічного фокусу, і не плавно, а ривками. Тому ротор Дар'ї швидко розбиває свою механіку навіть за рівного вітру.

По-друге, Дар'ї не те що галасує, а кричить і верещить, аж до того, що стрічка рветься. Відбувається це внаслідок її вібрації. І чим більше лопатей, тим сильніше ревіння. Так що Дар'ї якщо й роблять, то дволопатевими, з дорогих високоміцних звукопоглинаючих матеріалів (карбону, майлару), а для розкручування посередині щогли-древка пристосовують невеликий НД.

Ортогонал

На поз. 3 – ортогональний вертикальний роторз профільованими лопатями. Ортогональний тому, що крила стирчать вертикально. Перехід від ВС до ортогоналу ілюструє рис. зліва.

Кут установки лопатей щодо дотичної до кола, що стосується аеродинамічних фокусів крил, може бути як позитивним (на рис.), так і негативним, за силою вітру. Іноді лопаті роблять поворотними і ставлять на них флюгерки, які автоматично тримають «альфу», але такі конструкції часто ламаються.

Центральне тіло (блакитне на рис.) дозволяє довести КИЕВ майже до 50%. У трилопатевому ортогоналі воно повинно в розрізі мати форму трикутника зі злегка опуклими сторонами і округленими кутами, а при більшій кількості лопатей досить простого циліндра. Але теорія для ортогоналу оптимальна кількість лопатей дає однозначно: їх має бути 3.

Ортогонал належить до швидкохідних вітряків з ОСС, тобто. обов'язково вимагає розкручування при введенні в експлуатацію та після штилю. За ортогональною схемою випускаються серійні ВСУ, що не обслуговуються, потужністю до 20 кВт.

Гелікоїд

Гелікоїдний ротор, або ротор Горлова (поз. 4) - різновид ортогоналу, що забезпечує рівномірне обертання; ортогонал з прямими крилами «рве» лише трохи слабше за дволопатевий ВС. Вигин лопатей по гелікоїді дозволяє уникнути втрат КИЕВ через їхню кривизну. Хоча частина потоку крива лопать і відкидає, не використовуючи, зате й загрібає частину в зону найбільшої лінійної швидкості, компенсуючи втрати. Гелікоїди використовують рідше за інші вітряки, т.к. вони внаслідок складності виготовлення виявляються дорожчими за рівних за якістю побратимів.

Бочка-загребушка

на 5 поз. - Ротор типу ВС, оточений направляючим апаратом; його схема представлена ​​на рис. праворуч. У промисловому виконанні трапляється рідко, т.к. дороге відведення землі не компенсує приросту потужності, а матеріаломісткість і складність виробництва великі. Але саморобник, який боїться роботи – вже не майстер, а споживач, і, якщо потрібно не більше 0,5-1,5 кВт, то для нього «бочка-загребушка» ласий шматок:

• Ротор такого типу абсолютно безпечний, безшумний, не створює вібрацій і може бути встановлений будь-де, хоч на дитячому майданчику.
• Зігнути «корита» з оцинковки та зварити каркас із труб – робота нісенітна.
• Обертання – абсолютно рівномірне, деталі механіки можна взяти найдешевші або з непотребу.
• Не боїться ураганів - надто сильний вітер не може проштовхнутися в бочку; навколо неї виникає обтічний вихровий кокон (ми з цим ефектом ще зіткнемося).
• А найголовніше - оскільки поверхня «загребушки» в кілька разів більша за такий ротора всередині, КИЕВ може бути і надпоодиноким, а обертальним моментом вже при 3 м/с у «бочки» триметрового діаметру такий, що генератору на 1 кВт з граничним навантаженням, як кажуть, краще і не смикатися.

Відео: вітрогенератор Ленца

У 60-х у СРСР Є. С. Бірюков запатентував карусельну ЗСУ з КИЕВ 46%. Трохи пізніше В. Блінов досяг від конструкції на тому ж принципі КИЕВ 58%, але даних про її випробування немає. А натурні випробування ЗСУ Бірюкова було проведено співробітниками журналу «Винахідник і раціоналізатор». Двоповерховий ротор діаметром 0,75 м та висотою 2 м при свіжому вітрі розкручував на повну потужність асинхронний генератор 1,2 кВт та витримував без поломки 30 м/с. Креслення ВСУ Бірюкова наведено на рис.

1. ротор з покрівельної оцинковки;
2. самовстановлюваний дворядний кульковий підшипник;
3. ванти - 5 мм сталевий трос;
4. вісь-древко - сталева труба з товщиною стінок 1,5-2,5 мм;
5. важелі аеродинамічного регулятора обертів;
6. лопаті регулятора оборотів - 3-4 мм фанера або листовий пластик;
7. тяги регулятора оборотів;
8. вантаж регулятора оборотів, його вага визначає частоту обертання;
9. провідний шків - велосипедне колесобез шини із камерою;
10. підп'ятник - упорно-опорний підшипник;
11. ведений шків - штатний шків генератора;
12. генератор.

Бірюков на свою ЗСУ отримав одразу кілька авторських свідоцтв. По-перше, зверніть увагу на розріз ротора. При розгоні він працює подібно до НД, створюючи великий стартовий момент. У міру розкручування у зовнішніх кишенях лопатей створюється вихрова подушка. З погляду вітру, лопаті стають профільованими, і ротор перетворюється на швидкохідний ортогонал, причому віртуальний профіль змінюється відповідно до сили вітру.

По-друге, профільований канал між лопатями у робочому діапазоні швидкостей працює як центральне тіло. Якщо ж вітер посилюється, то в ньому створюється вихрова подушка, що виходить за межі ротора. Виникає такий самий вихровий кокон, як навколо ЗСУ з направляючим апаратом. Енергія на його створення береться від вітру, тому на поломку вітряка її вже не вистачає.

По-третє, регулятор обертів призначений насамперед для турбіни. Він тримає її оберти оптимальними з погляду КИЕВ. Оптимум частоти обертання генератора забезпечується вибором передавального відношення механіки.

Примітка: після публікацій в ІР за 1965 р. ЗСУ Бірюкова канула в небуття. Відповіді від інстанцій автор так і не дочекався. Доля багатьох радянських винаходів. Кажуть, якийсь японець став мільярдером, регулярно читаючи радянські популярно-технічні журнали і патентуючи у себе все, що заслуговує на увагу.

Лопатники

Як у сказано, за класикою горизонтальний вітрогенератор із лопатевим ротором – найкращий. Але, по-перше, йому потрібен стабільний хоч би середньої сили вітер. По-друге, конструкція для саморобника таїть у собі чимало підводних каменів, через що нерідко плід довгих завзятих праць у кращому разі висвітлює туалет, передпокій або ганок, а то й виявляється здатний лише розкрутити самого себе.

За схемами на рис. розглянемо докладніше; позиції:

• Фіг. А:

1. лопаті ротора;
2. генератор;
3. станина генератора;
4. захисний флюгер (ураганна лопата);
5. струмознімач;
6. шасі;
7. поворотний вузол;
8. робочий флюгер;
9. щогла;
10. хомут під ванти.

• Фіг. Б, вид зверху:

1. захисний флюгер;
2. робочий флюгер;
3. регулятор натягу пружини захисного флюгера.

• Фіг. Г, струмознімач:

1. колектор із мідними нерозрізними кільцевими шинами;
2. пружні міднографітові щітки.

Примітка: ураганний захист для горизонтального лопатника діаметром понад 1 м абсолютно необхідний, т.к. створити навколо себе вихровий кокон він не здатний. При менших розмірах можна досягти витривалості ротора до 30 м/с з лопатями з пропілену.

Отже, де на нас чекають «спотики»?

Лопаті

Розраховувати досягти потужності на валу генератора більше 150-200 Вт на лопатях будь-якого розмаху, вирізаних з товстостінної пластикової трубиЯк часто радять – надії безпросвітного дилетанта. Лопата з труби (якщо вона не настільки товста, що використовується просто як заготівля) матиме сегментний профіль, тобто. його верхня або обидві поверхні будуть дугами кола.

Сегментні профілі придатні для середовища, що не стискається, скажімо, для підводних крил або лопатей гребного гвинта. Для газів же потрібна лопать змінного профілю та кроку, наприклад див. рис.; розмах – 2 м. Це буде складний і трудомісткий виріб, що вимагає кропіткого розрахунку у всеозброєнні теорії, продувок у трубі та натурних випробувань.

Генератор

При насадці ротора прямо на його вал штатний підшипник швидко розіб'ється - однакового навантаження на всі лопаті у вітряках не буває. Потрібен проміжний вал із спеціальним опорним підшипником та механічна передача від нього на генератор. Для великих вітряків опорний підшипник беруть дворядний самовстановлюваний; в кращих моделях- Триярусний, Фіг. Д на рис. вище. Такий дозволяє валу ротора не тільки злегка згинатися, а й трохи зміщуватися з боку в бік або вгору-вниз.

Примітка: На розробку опорного підшипника для ЗСУ типу EuroWind пішло близько 30 років.

Аварійний флюгер

Принцип його показує Фіг. В. Вітер, посилюючись, тисне на лопату, пружина розтягується, ротор перекошується, обороти його падають і врешті-решт він стає паралельним потоку. Начебто все добре, але – гладко було на папері…

Спробуйте у вітряний день утримати за ручку паралельно вітру кришку від виварювання чи великої каструлі. Тільки обережно - вертлява залізяка може саданути по фізіономії так, що розквасить ніс, розсіче губу, а то й виб'є око.

Плоский вітер буває лише в теоретичних викладках і з достатньою для практики точністю в аеродинамічних трубах. Реально ж ураган вітряки з ураганною лопатою корежить більше, ніж беззахисні. Краще все-таки міняти зіпсовані лопаті, ніж робити знову все. У промислових установках – інша річ. Там крок лопатей, по кожній окремо, відстежує та регулює автоматика під керуванням бортового комп'ютера. І робляться вони із надміцних композитів, а не з водопровідних труб.

Струмознімач

Це – вузол, що регулярно обслуговується. Будь-який енергетик знає, що колектор із щітками потрібно чистити, змащувати, регулювати. А щогла – з водопровідної труби. Не залізеш, раз на місяць-два доведеться весь вітряк валити на землю і потім знову піднімати. Скільки він протягне від такої "профілактики"?

Відео: лопатевий вітрогенератор + сонячна панель для електропостачання дачі

Міні та мікро

Але із зменшенням розмірів лопатника проблеми падають по квадрату діаметра колеса. Виготовлення горизонтальної лопатевої ЗСУ своїми силами на потужність до 100 Вт вже можливе. Оптимальним буде 6-лопатевий. При більшій кількості лопат діаметр ротора, розрахованого на ту ж потужність, буде менше, але їх виявиться важко міцно закріпити на маточині. Ротори про менш ніж 6 лопатях можна не мати на увазі: 2-лопатникові на 100 Вт потрібен ротор діаметром 6,34 м, а 4-лопатникові тієї ж потужності - 4,5 м. Для 6-лопаткового залежність потужність - діаметр виражається наступним чином :

• 10 Вт - 1,16 м.
• 20 Вт - 1,64 м.
• 30 Вт - 2 м.
• 40 Вт - 2,32 м.
• 50 Вт - 2,6 м.
• 60 Вт - 2,84 м.
• 70 Вт - 3,08 м.
• 80 Вт - 3,28 м.
• 90 Вт – 3,48 м-коду.
• 100 Вт – 3,68 м-коду.
• 300 Вт - 6,34 м.

Оптимальним буде розраховувати на потужність 10-20 Вт. По-перше, лопать із пластику розмахом понад 0,8 м без додаткових заходів захисту не витримає вітер понад 20 м/с. По-друге, при розмаху лопаті до тих же 0,8 м лінійна швидкість її кінців не перевищить швидкість вітру більш ніж утричі, і вимоги до профілювання з круткою знижуються на порядки; тут вже цілком задовільно працюватиме «корытце» із сегментним профілем із труби, поз. Б на рис. А 10-20 Вт забезпечать живлення планшетки, підзарядку смартфона або засвітять лампочку-економку.

Далі вибираємо генератор. Відмінно підійде китайський моторчик - маточина колеса для електровелосипедів, поз. 1 на рис. Його потужність як двигуна – 200-300 Вт, але в режимі генератора він дасть приблизно до 100 Вт. Але чи підійде він нам за оборотами?

Показник швидкохідності z для 6 лопатей дорівнює 3. Формула розрахунку швидкості обертання під навантаженням – N = v/l*z*60, де N – частота обертання, 1/хв, v – швидкість вітру, а l – довжина кола ротора. При розмаху лопаті 0,8 м та вітрі 5 м/с отримуємо 72 об/хв; при 20 м/с – 288 об/хв. Приблизно з такою ж швидкістю обертається велосипедне колесо, так що свої 10-20 Вт від генератора, здатного дати 100, ми вже знімемо. Можна садити ротор прямо на його вал.

Але тут виникає така проблема: ми, витративши чимало праці та грошей, хоч би на моторчик, отримали… іграшку! Що таке 10-20, ну, 50 Вт? А лопатевий вітряк, здатний запитати хоча б телевізор, удома не зробиш. Чи не можна купити готовий міні-вітрогенератор, і чи не обійдеться він дешевше? Ще як можна, і ще як дешевше, див. 4 та 5. Крім того, він буде ще й мобільним. Поставив на пеньок – і користуйся.

Другий варіант – якщо десь валяється кроковий двигун від старого 5- чи 8-дюймового дисководу, або від приводу паперу чи каретки непридатного струминного чи матричного принтера. Він може працювати як генератор, і приробити до нього карусельний ротор з консервних банок(поз. 6) простіше, ніж збирати конструкцію на зразок показаної на поз. 3.

Загалом щодо «лопатників» висновок однозначний: саморобні – скоріше для того, щоб помайструвати досхочу, але не для реальної довготривалої енерговіддачі.

Відео: найпростіший вітрогенератор для освітлення дачі

Вітрильники

Вітрильний вітрогенератор відомий давно, але м'які полотнища його лопатей почали робити з появою високоміцних зносостійких синтетичних тканин і плівок. Багатолопатеві вітряки з жорсткими вітрилами широко розійшлися по світу як привід малопотужних автоматичних водокачок, але їх техдані нижче навіть у каруселів.

Однак м'яке вітрило як крило вітряка, схоже, виявилося не так простим. Справа не у вітростійкості (виробники не обмежують максимально допустиму швидкість вітру): яхсменам-парусникам і так відомо, що вітру розірвати полотнище бермудського вітрила практично неможливо. Швидше шкот вирве, або щоглу зламає, або весь посуд зробить поворот оберкіль. Справа в енергетиці.

На жаль, точних даних випробувань не вдається знайти. За відгуками користувачів вдалося скласти «синтетичні» залежності для встановлення ВЕУ-4.380/220.50 таганрозького виробництва з діаметром вітроколеса 5 м, масою вітроголовки 160 кг та частотою обертання до 40 1/хв; вони представлені на рис.

Зрозуміло, гарантій за 100% достовірність бути не може, але і так видно, що плоско-механістичної моделлю тут і не пахне. Не може 5-метрове колесо на плоскому вітрі в 3 м/с дати близько 1 кВт, при 7 м/с вийти на плато за потужністю і далі тримати її до жорстокого шторму. Виробники, до речі, заявляють, що номінальні 4 кВт можна отримати і за 3 м/с, але при встановленні їх силами за результатами досліджень місцевої аерології.

Кількісної теорії також не виявляється; пояснення розробників малозрозумілі. Однак, оскільки таганрозькі ВЕУ народ купує, і вони працюють, залишається припустити, що заявлена ​​конічна циркуляція та пропульсивний ефект – не фікція. Принаймні можливі.

Тоді, виходить, ПЕРЕД ротором, за законом збереження імпульсу, повинен виникнути також конічний вихор, але повільний, що розширюється. І така вирва зганятиме вітер до ротора, його ефективна поверхня вийде більше омітається, а КИЕВ – надпоодиноким.

Пролити світло це питання могли б натурні вимірювання поля тиску перед ротором, хоча б побутовим анероїдом. Якщо воно виявиться вищим, ніж із боків осторонь, то, дійсно, вітрильні ЗСУ працюють, як жук літає.

Саморобний генератор

Зі сказаного вище ясно, що саморобам краще братися або за вертикалки, або за вітрильники. Але ті та інші дуже повільні, а передача на швидкохідний генератор – зайва робота, зайві витратита втрати. Чи можна зробити найефективніший тихохідний електрогенератор самому?

Так, можна, на магнітах з ніобієвого металу, т. зв. супермагніти. Процес виготовлення основних деталей показано на рис. Котушки – кожна з 55 витків мідного 1 мм дроту у термостійкій високоміцній емалевій ізоляції, ПЕММ, ПЕТВ тощо. Висота обмоток – 9 мм.

Зверніть увагу на пази під шпонки половини ротора. Вони повинні бути розташовані так, щоб магніти (вони приклеюються до магнітопроводу епоксидкою або акрилом) після збирання зійшлися різними полюсами. «Млинці» (магнітопроводи) повинні бути виготовлені з магнітом'якого феромагнетика; підійде звичайна конструкційна сталь. Товщина «млинців» – не менше 6 мм.

Взагалі краще купити магніти з осьовим отвором і притягнути їх гвинтами; супермагніти притягуються зі страшною силою. З цієї ж причини на вал між «млинцями» одягається циліндрична проставка заввишки 12 мм.

Обмотки, що становлять секції статора, з'єднуються за схемами, також наведеними на рис. Спаяні кінці не повинні бути натягнуті, але повинні утворювати петлі, інакше епоксидка, якою залитиме статор, застигаючи, може порвати дроти.

Заливають статор у виливниці до товщини 10 мм. Центрувати та балансувати не потрібно, статор не обертається. Зазор між ротором та статором – по 1 мм з кожного боку. Статор у корпусі генератора потрібно надійно зафіксувати не тільки від зміщення по осі, а й від провертання; сильне магнітне поле при струмі в навантаженні тягне його за собою.

Відео: генератор для вітряка своїми руками

Висновок

І що ж ми маємо насамкінець? Інтерес до «лопатників» пояснюється скоріше їх ефектним. зовнішнім виглядом, ніж дійсними експлуатаційними якостямиу саморобному виконанні та на малих потужностях. Саморобна карусельна ЗСУ дасть «чергову» потужність для заряджання автоакумулятора або енергопостачання невеликого будинку.

А ось із вітрильними ЗСУ варто поекспериментувати майстрам із творчою жилкою, особливо у міні-виконанні, з колесом 1-2 м діаметром. Якщо припущення розробників вірні, то з такого можна буде зняти, за допомогою описаного вище китайського двигуна-генератора, його 200-300 Вт.

Андрій сказав(ла):

Дякую за вашу безкоштовну консультацію ... А ціни "від фірм" не реально дорогі, і я думаю, що майстрові люди з глибинки зможуть зробити генератори подібні до вашого. синусом). А вітрила, лопаті або ротори - це черговий привід для польоту думки наших рукастих Російських мужиків.

Іван сказав(ла):

питання:
Для вітряків з вертикальною віссю (позиція 1) і варіанта "Ленця" можна додати додаткову деталь - крильчатку, що виставляється за вітром, і закриває від нього ж непотрібну сторону (що йде в бік вітру). Тобто вітер не лопатиме гальмувати, а цей “екран”. Постановка за вітром "хвістом", що знаходиться за самим вітряком нижче і вище лопатей (гребенів). Читав статтю та народилася ідея.

Натискаючи кнопку «Додати коментар», я погоджуюсь із сайту.

З давніх-давен людство використовує силу вітру. Вітряки, вітрильні кораблі знайомі багатьом, про них писали в книгах і знімають історичні фільми за їх участю. Нині вітряний електрогенератор втратив актуальність, т.к.

з його допомогою можна зробити безкоштовну електрику на дачі, яка також може стати в нагоді, якщо відключать світло на ділянці. Поговоримо про саморобні вітряки, які можна зібрати з підручних матеріалів та доступних деталей.

Вам ми надали одну докладну інструкцію з картинками, а також відео ідеї ще кількох варіантів складання. Розглянемо, як зробити вітрогенератор своїми руками в домашніх умовах.

Інструкція по збірці

Існують кілька типів вітряних установок: горизонтальний та вертикальний, турбіна. Вони мають важливі відмінності, плюси і мінуси. Принцип роботи всіх вітрогенераторів однаковий - енергія вітру перетворюється на електричну та накопичується в акумуляторах, а вже з них йде на потреби людини. Найпоширеніший вид – це горизонтальний.

Знайомий і пізнаваний. Перевага горизонтального вітрогенератора - вищий ККД проти іншими, оскільки лопаті вітряка завжди під впливом повітряного потоку. До недоліків можна віднести вимогу до вітру понад 5 метрів за секунду. Цей тип вітряка зробити найпростіше, тому його часто беруть за основу домашні майстри.

Якщо ви вирішили спробувати свої сили у збиранні вітрогенератора своїми руками, ось кілька рекомендацій. Починати треба з генератора, це серце системи, від його параметра залежить конструкція гвинтового вузла.

Для цього підійдуть автомобільні, імпортні виробництва, є відомості про використання крокових двигунів, від принтерів або іншої оргтехніки.

Велосипедне мотор-колесо також можна використовувати, щоб зробити вітряк для отримання електрики.

Визначившись із вузлом перетворювача вітряного потоку в електрострум, потрібно зібрати редукторний вузол підвищення обертів з гвинта на вал генератора. Один оборот пропелера передає 4-5 оборотів на вал генераторного вузла.

Коли зібраний вузол редуктор-генератор, приступають до з'ясування його опору моменту, що крутить (грам на міліметр). Для цього потрібно зробити плече з противагою на валу майбутньої установки, і за допомогою вантажу з'ясувати, при якій вазі плече піде вниз. Прийнятно вважається не більше 200 грамів на метр. Дізнавшись розмір плеча, це наша довжина лопаті.

Багато хто думає, що чим більше лопатей тим краще. Це не зовсім правильно, тому що вітрогенератор робимо самі, і деталі майбутньої силової установки бюджетного діапазону.

Нам потрібні великі оберти, а багато гвинтів створюють більший опір вітру, внаслідок чого в якийсь момент потік, що набігає, гальмує гвинт і ККД установки падає. Це можна уникнути двох лопатевим гвинтом. Такий пропелер при нормальному вітрі може розкрутитися до 1000 оборотів.

Зробити лопаті саморобного вітрогенератора можна з підручних засобів – від фанери та оцинкування до пластику від водопровідних труб (як на фото нижче) та іншого. Головна умова легка та міцна.

Легкий гвинт підвищить ККД вітряка та чутливість до повітряного потоку. Не забудьте збалансувати повітряне колесо і прибрати нерівності, інакше під час роботи генератора слухатимете завивання та виття.

Наступний важливий елемент – це хвіст. Він триматиме колесо в потоці вітру, і повертатиме конструкцію у разі зміни його напрямку.

Зробити струмознімач чи ні, вирішувати вам, можливо обійдетесь роз'ємом на кабелі і періодично, вручну розкручувати його перекручений провід. Під час пробного запускувітрогенератора не забудьте про техніку безпеки, розкручені в потоці вітру лопаті можуть порубати як самурай капусту.

Налаштований, збалансований вітряк встановлюють на щоглу, висотою не нижче 7 метрів від землі, закріплену тросами розпірними.

Підключати вихід саморобного вітрогенератора безпосередньо до батареї не можна, це потрібно зробити через реле зарядки, можна зібрати самому або придбати готове.

Принцип роботи реле зводиться контролю за зарядом, а разі заряду воно перемикає генератор і акумулятор на навантажувальний баласт, система прагне завжди бути зарядженої, не допускаючи перезаряду, і залишає генератор без навантаження.

Вітряк без навантаження може досить сильно розкрутитися до високих оборотів, пошкодити виробленим потенціалом ізоляцію в обмотках. До того ж високі обороти можуть спричинити механічне руйнування елементів вітряного генератора.

Зараз в інтернеті повно схем та креслень, де майстри показують, як зробити вітрогенератор на потужних магнітах самостійно. Повторювати чи ні, ваша справа, чи виправдає себе це, ніхто не знає. Але спробувати зібрати вітряну електрогенеруючу установку для будинку варто, а потім вирішувати, що купити, а що залишити або внести зміни.

Отримати досвід і можна замахнутися на більш серйозний апарат.

Свобода і різноманіття саморобних вітряків настільки велика і елементна база різноманітна, що немає сенсу описувати їх усі, основний зміст залишився тим же - потік вітру розкручує гвинт, він передає на редуктор момент, підвищуючи оберти валу, генератор видає напругу, далі реле тримає рівень заряду на акумулятор, а з нього вже йде відбір енергії для різних потреб.

Ось за таким принципом можна зробити вітрогенератор своїми руками в домашніх умовах. Сподіваємось, наша докладна інструкціяз фото прикладами пояснила вам, як виготовити відповідну модельвітряки для дому чи дачі. Також рекомендуємо ознайомитися з майстер-класами зі збирання саморобного пристрою, які ми надали на відео нижче.

Наочні відеоуроки

Щоб легко зробити вітрогенератор для отримання електрики в домашніх умовах, рекомендуємо ознайомитися з готовими ідеями на прикладах відео:

Ось ми і надали всі найпростіші ідеї збирання саморобного вітряка. Як ви бачите, деякі моделі пристроїв зможе легко виготовити навіть дитина.

Існує безліч інших варіантів саморобок, але для того, щоб отримати високу напругу на виході, потрібно використовувати складні механізми на кшталт генераторів на магнітах.

В іншому, якщо ви хочете зробити вітрогенератор, щоб він працював і використовувався за призначенням, дійте згідно з наданою нами інструкцією!

Джерело: https://samelectrik.ru/sborka-samodelnoho-vetryaka.html

Тихохідний вітрогенератор своїми руками з автомобільного генератора

Вітрогенератор, виготовлений з автомобільного генератора, може допомогти в ситуації, коли приватний будинок немає можливості підключення до лінії електропередачі.

Або послужить допоміжним джерелом альтернативної енергії. Такий пристрій можна зробити своїми руками із підручних матеріалів, використовуючи напрацювання народних умільців.

Фото та відео продемонструють процес створення саморобної вітрової установки.

Конструкція вітрогенератора

Існує величезна видова різноманітність вітрогенераторів та креслень їх виготовлення. Але будь-яка конструкція включає наступні обов'язкові елементи:

• генератор;
• лопаті;
• накопичувальна батарея;
• щогла;
• Електронний блок.

Маючи деякі навички, можна змайструвати вітрогенератор своїми руками

Крім цього, необхідно заздалегідь продумати систему керування та розподілення електроенергії, накреслити схему монтажу.

Вітрове колесо

Лопаті, мабуть, найважливіша частина вітрогенератора. Від конструкції залежатиме робота інших вузлів пристрою. Виготовляють їх із різних матеріалів. Навіть із пластикової каналізаційної труби. Лопаті з труби прості у виготовленні, коштують дешево і не схильні до впливу вологи. Порядок виготовлення вітроколеса наступний:

1. Необхідно розрахувати довжину лопаті. Діаметр труби повинен дорівнювати 1/5 від загального метражу. Наприклад, якщо лопата буде метрова, підійде труба діаметром 20 см.
2. Розрізаємо трубу лобзиком вздовж на 4 частини.
3. З однієї частини виготовляємо крило, яке послужить шаблоном для вирізання наступних лопатей.
4. Задирок на краях згладжуємо абразивом.
5. Лопаті фіксують до алюмінієвого диска із привареними смугами для кріплення.
6. Далі до цього диска прикручується генератор.

Лопаті для вітрового колеса

Після складання ветроколесо потребує балансування. Його закріплюють на штативі горизонтально. Операцію проводять у закритому від вітру приміщенні. У разі правильно проведеного балансування колесо не повинно рухатися. Якщо ж лопаті обертаються самі, їх потрібно підточити до додання рівноваги всієї конструкції.

Тільки після успішного завершення цієї процедури слід перейти до перевірки точності обертання лопатей, вони повинні крутитися в одній площині без перекосу. Допускається похибка 2 мм.

Щогла

Для виготовлення щогли підійде стара водопровідна труба діаметром не менше 15 см, довжиною близько 7 м. Якщо в межах 30 м від передбачуваного місця монтажу є будівлі, висоту конструкції коригують у бік збільшення. Для ефективної роботи вітроустановки лопатник піднімають вище перешкоди мінімум на 1 м.

Підстава щогли та кілочки для закріплення розтяжок бетонують. До кіл приварюють хомути з болтами. Для розтяжок використовують оцинкований 6 мм трос.

Порада. Зібрана щогла має неабияку вагу, при ручної установкизнадобиться противага з труби з вантажем.

Переробка генератора

Для виготовлення генератора вітряка підійде генератор будь-якого автомобіля. Їх конструкції схожі між собою, а переробка зводиться до перемотування дроту статора та виготовлення ротора на неодимових магнітах. У полюсах ротора висвердлюються отвори для фіксації магнітів. Встановлюють їх, чергуючи полюси. Ротор обертають папером, а порожнечі між магнітами заливають епоксидною смолою.

У такий же спосіб можна переробити двигун від старої пральної машини. Тільки магніти в цьому випадку, щоб уникнути залипання, наклеюють під кутом.

Нову обмотку перемотують по котушці зуб статора. Можна зробити всипну обмотку, це як комусь зручно. Чим більша кількість витків, тим ефективніше вийде генератор. Мотають котушки в одному напрямку за трифазною схемою.

Готовий генератор варто випробувати та виміряти дані. Якщо при 300 оборотах генератор видає близько 30 вольт, це добрий результат.

Генератор для вітряка з автомобільного генератора

Фінальна збірка

Раму генератора зварюють із профільної труби. Хвіст виготовляють із оцинкованої жерсті. Поворотна вісь є трубкою з двома підшипниками.

Генератор кріплять до щогли таким чином, щоб відстань від лопаті до щогли була не менше 25 см. З метою безпеки для фінального складання та монтажу щогли варто вибрати безвітряний день.

Лопаті під дією сильного вітру можуть зігнутися і розбитися про щоглу.

Для використання акумуляторів для живлення техніки, яка працює від мережі 220 В, потрібно встановити інвертор перетворення напруги. Місткість батареї підбирається індивідуально до вітрогенератора. Цей показник залежить від швидкості вітру на місцевості, потужності техніки, що підключається, і частоти користування нею.

Влаштування вітрогенератора

Щоб батарея не вийшла з ладу від надмірної зарядки, знадобиться контролер напруги. Його можна виготовити самостійно, якщо маєте достатні знання в електроніці, або купити готовий. У продажу є багато контролерів для механізмів отримання альтернативної енергії.

Порада. Щоб лопатник не зламався за сильного вітру, встановлюють простий пристрій - захисний флюгер.

Обслуговування вітрогенератора

Вітрогенератор, як і будь-який інший пристрій, потребує технічного контролю та обслуговування. Для безперебійної роботивітряка періодично проводять такі роботи.

Схема роботи вітрогенератора

1. Найбільшої уваги вимагає струмознімач. Щітки генератора потребують чищення, мастила та профілактичного регулювання раз на два місяці.
2. При перших ознаках несправності лопатника (тремтіння та розбалансування колеса) вітрогенератор опускають на землю та ремонтують.
3. Раз на три роки металеві деталі покривають антикорозійною фарбою.
4. Регулярно перевіряють кріплення та натяг тросів.

Тепер, коли установка закінчена, можна підключати прилади та користуватися електроенергією. Принаймні поки що вітряно.

Генератор для вітряка своїми руками: відео

Вітрогенератор для приватного будинку: фото

Джерело: https://dachadizain.ru/postrojki/inventar/vetrogenerator-svoimi-rukami.html

Як зробити вертикальний вітрогенератор на 220В для дому своїми руками

Електроенергія невпинно дорожчає. Щоб почуватися комфортно за містом у спекотну літню погоду та морозним зимовим днем, необхідно або ґрунтовно витратитися, або зайнятися пошуком альтернативних джерел енергії. Росія – величезна площею країна, має великі рівнинні території.

Хоча в більшості регіонів у нас переважають повільні вітри, малообжита місцевість обдувається потужними та буйними повітряними потоками. Тому присутність вітрогенератора у господарстві власника заміської нерухомості найчастіше виправдана.

Підходящу модель вибирають, виходячи з території застосування та фактичних цілей використання.

Вітряк #1 - конструкція роторного типу

Можна зробити своїми руками легкий вітряк роторного типу. Звичайно, забезпечити електроенергією великий котедж йому навряд чи буде під силу, зате забезпечити електрикою скромний садовий будиночокцілком під силу. З його допомогою можна забезпечити світлом у вечірній час доби господарські будівлі, висвітлити садові доріжки та прибудинкову територію.

Так чи майже так виглядає роторний вітрогенератор, зроблений своїми руками. Як бачите, у конструкції цього обладнання немає нічого надскладного

Підготовка деталей та розхідників

Щоб зібрати вітрогенератор, потужність якого не перевищуватиме 1,5 кВт, нам знадобляться:

• генератор від автомобіля 12 V;
• кислотний або гелієвий акумулятор 12 V;
• перетворювач 12V - 220V на 700 W - 1500 W;
• велика ємність із алюмінію або нержавіючої сталі: відро або об'ємна каструля;
• автомобільне реле заряджання акумулятора та контрольної лампи заряду;
• напівгерметичний вимикач типу "кнопка" на 12 V;
• вольтметр від будь-якого непотрібного вимірювального пристрою, можна автомобільний;
• болти з шайбами ​​та гайками;
• дроти перерізом 2,5 мм2 та 4 мм2;
• два хомути, якими генератор кріпиться до щогли.

Для виконання роботи нам будуть потрібні ножиці по металу або болгарку, рулетку, маркер або будівельний олівець, викрутку, ключі, дриль, свердло, кусачки.

Хід конструкторських робіт

Ми збираємось виготовити ротор і переробити шків генератора. Для початку роботи нам знадобиться металева ємність циліндричної форми. Найчастіше для цих цілей пристосовують каструлю чи відро.

Візьмемо рулетку та маркер або будівельний олівець і поділимо ємність на чотири рівні частини. Якщо різатимемо метал ножицями, то, щоб їх вставити, потрібно спочатку зробити отвори. Можна скористатися і болгаркою, якщо цебро не виконане з фарбованої жерсті або оцинкованої сталі.

У цих випадках метал неминуче перегріється. Вирізаємо лопаті, не прорізаючи їх до кінця.

Щоб не помилитися з розмірами лопатей, які ми прорізаємо в ємності, необхідно зробити ретельні виміри та ретельно все перерахувати

У днищі та в шківі розмічаємо та висвердлюємо отвори для болтів. На цій стадії важливо не поспішати та розташувати отвори з дотриманням симетрії, щоб при обертанні уникнути дисбалансу. Лопаті слід відігнути, але не надто сильно.

При виконанні цієї частини роботи враховуємо напрямок обертання генератора. Зазвичай він крутиться рухом годинникової стрілки. Залежно від кута вигину збільшується площа впливу потоків вітру, отже, і швидкість обертання.

Це ще один із варіантів лопатей. У цьому випадку кожна деталь існує окремо, а не у складі ємності, з якої вирізувалася

Якщо кожна з лопатей вітряка існує окремо, потрібно прикручувати кожну. Перевага такої конструкції у її підвищеній ремонтопридатності

Відро із готовими лопатями слід закріпити на шківі, використовуючи болти. На щоглу за допомогою хомутів встановлюємо генератор, потім приєднуємо дроти та збираємо ланцюг. Схему, кольори проводів та маркування контактів краще заздалегідь переписати. Провід теж потрібно зафіксувати на щоглі.

Щоб підключити акумулятор, використовуємо дроти 4 мм2, довжина яких не повинна бути більше одного метра. Навантаження (електроприлади та освітлення) підключаємо за допомогою дротів перетином 2,5 мм2. Не забуваймо поставити перетворювач (інвертер). Його включають до мережі до контактів 7,8 проводом 4 мм2.

Конструкція вітряної установки складається з резистора (1), обмотки стартера генератора (2), ротора генератора (3), регулятора напруги (4), реле зворотного струму (5), амперметра (6), акумулятора (7), запобіжника (8) , вимикача (9)

Переваги та недоліки такої моделі

Якщо все зроблено правильно, працюватиме цей вітрогенератор, не створюючи вам проблем. При акумуляторі 75А і перетворювачем 1000 W він може живити вуличне освітлення, охоронну сигналізацію, прилади відеоспостереження і т.д.

Схема роботи установки наочно демонструє те, як саме енергія вітру перетворюється на електрику і як вона використовується за призначенням

Переваги такої моделі очевидні: цей економічний виріб, добре піддається ремонту, не вимагає особливих умов для свого функціонування, працює надійно і не порушує ваш акустичний комфорт. До недоліків можна віднести невисоку продуктивність та значну залежність від сильних поривів вітру: лопаті можуть бути зірвані повітряними потоками.

Вітряк #2 - аксіальна конструкція на магнітах

Аксіальні вітряки з беззалізними статорами на неодимових магнітах у Росії досі не робили через недоступність останніх. Але тепер вони є і в нашій країні, причому коштують вони дешевше, ніж від початку. Тому й наші умільці почали виготовляти вітрогенератори цього типу.

Згодом, коли можливості роторного вітрогенератора вже не забезпечуватимуть усі потреби господарства, можна зробити аксіальну модель на неодимових магнітах

Що потрібно підготувати?

За основу аксіального генератора потрібно взяти маточину від автомобіля з гальмівними дисками. Якщо ця деталь була в експлуатації, її необхідно розібрати, повірити підшипники і змастити, іржу зчистити. Готовий генератор буде пофарбовано.

Щоб якісно відчистити маточину від іржі, скористайтеся металевою щіткою, яку можна насадити на електродриль. Ступиця знову виглядатиме чудово

Розподіл та закріплення магнітів

Нам потрібно наклеювати магніти на диски ротора. У разі використовуються 20 магнітів розміром 25х8мм.

Якщо ви вирішите зробити іншу кількість полюсів, то використовуйте правило: в однофазному генераторі має бути скільки полюсів, стільки і магнітів, а в трифазному необхідно дотримуватися співвідношення 4/3 або 2/3 полюса до котушок.

Розміщувати магніти слід, чергуючи полюси. Щоб їх розташування було правильним, використовуйте шаблон із секторами, нанесеними на папері або на самому диску.

Якщо є така можливість, магніти краще використовувати прямокутні, а не круглі, тому що у круглих магнітне поле зосереджено в центрі, а прямокутні - по їх довжині. Протистоячі магніти повинні мати різні полюси.

Щоб нічого не переплутати, нанесіть маркером на їх поверхню «+» або «-». Для визначення полюса візьміть один магніт та підносите до нього інші. На поверхнях, що притягуються, ставте плюс, а на що відштовхуються - мінус.

На дисках полюси мають чергуватись.

Магніти правильно розміщені. Перед їх фіксацією епоксидною смолою, необхідно зробити бортики із пластиліну, щоб клейка маса могла застигнути, а не скла на стіл або підлогу

Для закріплення магнітів потрібно використовувати сильний клей, після чого міцність склеювання додатково посилюють епоксидною смолою. Нею заливають магніти. Щоб запобігти розтіканню смоли, можна зробити бордюри з пластиліну або просто обмотати диск скотчем.

Трифазні та однофазні генератори

Однофазний статор гірший за трифазний, тому що при навантаженні він дає вібрацію. Це відбувається через різницю в амплітуді струму, яка виникає через непостійну віддачу його за час. Трифазна модель на цей недолік не страждає. Потужність у ній завжди постійна, тому що фази одна одну компенсують: якщо в одній струм падає, а в іншій він наростає.

У суперечці однофазного та трифазного варіантів останній виходить переможцем, тому що додаткова вібрація не продовжує термін служби обладнання та дратує слух

В результаті віддача трифазної моделі на 50% перевищує той же однофазний показник. Іншим плюсом відсутності непотрібної вібрації є акустичний комфорт під час роботи під навантаженням: генератор не гуде під час його експлуатації. Крім того, вібрація завжди виводить вітрогенератор з ладу до закінчення терміну його експлуатації.

Процес намотування котушок

Будь-який фахівець вам скаже, що перед намотуванням котушок потрібно зробити ретельний розрахунок. А будь-яка практика все зробить інтуїтивно. Наш генератор не буде надто швидкохідним.

Нам потрібно, щоб процес заряджання 12-вольтового акумулятора почався при 100-150 оборотах на хвилину. За таких вихідних даних загальне числовитків у всіх котушках має становити 1000-1200шт.

Залишилося розділити цю цифру на кількість котушок і дізнатися скільки витків буде в кожній.

Щоб зробити вітрогенератор на низьких оборотах потужнішим, потрібно збільшити кількість полюсів. При цьому в котушках зросте частота коливання струму. Для намотування котушок краще використовувати товстий провід.

Це зменшить опір, отже, сила струму зросте. Слід врахувати, що при великій напрузі струм може виявитися «з'їденим» опором обмотки.

Простий саморобний верстат допоможе швидко і акуратно намотати якісні котушки.

Статор розмічено, котушки покладені на свої місця. Для їх фіксації використовується епоксидна смола, стіканню якої знову протистоять пластилінові борти.

Через кількість і товщину магнітів, розташованих на дисках, генератори можуть значно відрізнятися за своїми робочими параметрами. Щоб дізнатися, яку потужність чекати в результаті, можна намотати одну котушку та прокрутити її в генераторі. Для визначення майбутньої потужності слід виміряти напругу на певних оборотах без навантаження.

Наприклад, при 200 оборотах за хвилину виходить 30 вольт при опорі 3 Ом. Віднімаємо від 30 вольт напругу акумулятора в 12 вольт, а 18 вольт, що виходять, ділимо на 3 Ом. Результат – 6 ампер. Це той обсяг, який вирушить на акумулятор. Хоча практично, звичайно, виходить менше через втрати на діодному мосту та у проводах.

Найчастіше котушки роблять круглими, але краще їх трохи витягнути. При цьому міді в секторі виходить більше, а витки котушок виявляються прямішими. Діаметр внутрішнього отвору котушки повинен відповідати розміру магніту або трохи більше його.

Проводяться попередні випробування обладнання, що вийшло, які підтверджують його відмінну працездатність. Згодом і цю модель можна буде вдосконалити

Роблячи статор, врахуйте, що його товщина повинна відповідати товщі магнітів. Якщо кількість витків у котушках збільшити і зробити статор товщим, міждисковий простір збільшиться, а магнітопотік зменшиться. В результаті може утворитися та ж напруга, але менший струм через зростання опору котушок.

Як форму для статора використовують фанеру, але можна на папері розмітити сектори для котушок, а бордюри зробити з пластиліну. Міцність виробу збільшить склотканину, поміщену на дно форми і поверх котушок.

Епоксидна смола не повинна прилипати до форми. Для цього її змащують воском або вазеліном. Для тих же цілей можна використовувати плівку чи скотч. Котушки закріплюють між собою нерухомо, кінці фаз виводять назовні.

Потім усі шість дротів з'єднують трикутником або зіркою.

Генератор у зборі тестують, використовуючи обертання рукою. Напруга, що вийшла, становить 40 вольт, сила струму при цьому становить приблизно 10 Ампер.

Заключний етап - щогла та гвинт

Фактична висота готової щогли склала 6 метрів, але краще було б зробити її 10-12 метрів. Підстава для неї потребує бетонування. Необхідно зробити таке кріплення, щоб трубу можна було піднімати та опускати за допомогою ручної лебідки. на верхню частинутруби кріпиться гвинт.

Труба ПВХ – надійний і досить легкий матеріал, використовуючи який можна зробити гвинт вітряка із заздалегідь передбаченим вигином

Для виготовлення гвинта потрібна труба ПВХ, діаметр якої становить 160 мм. З неї належить вирізати шестилопатевий двометровий гвинт. З формою лопатей має сенс поекспериментувати, щоб посилити момент, що крутить, на низьких оборотах. Від сильного вітру гвинт треба забирати. Ця функція виконується за допомогою хвоста, що складається. Вироблена енергія накопичується в акумуляторах.

Щогла повинна підніматися і опускатися за допомогою ручної лебідки. Додаткову стійкість конструкції можна надати за допомогою натяжних тросів.

До вашої уваги надані два варіанти вітрогенераторів, які найчастіше використовуються дачниками та власниками заміської нерухомості. Кожен із них по-своєму ефективний. Особливо результат застосування такого обладнання проявляється у місцевості із сильними вітрами. У будь-якому разі такий помічник у господарстві не завадить ніколи.

Джерело: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/vetrogenerator-svoimi-rukami.html

Вітрогенератор з підручних матеріалів, як зробити вітрогенератор своїми руками на 220 вольт

З кожним роком люди шукають альтернативні джерела. Саморобна електростанція зі старого автомобільного генератора буде доречною у віддалених ділянках, де немає підключення до спільної мережі. Вона зможе вільно заряджати акумуляторні батареї, а також забезпечить роботу кількох побутових приладівта освітлення.

Куди використовувати енергію, що вироблятиметься вирішуєте ви і головне великих фінансових витрат складання вітрогенератора за собою не спричинить, зате дозволить суттєво заощадити. Зробити своїми руками або придбати його у виробників, яких на ринку достатньо.

У цій статті ми допоможемо вам розібратися із запитанням.

Розглянемо принцип роботи вітро-електростанції. Під швидким вітровим потоком активується ротор і гвинтові лопаті, потім рух приходить основний вал, що обертає редуктор, а потім відбувається генерація.

На виході ми отримуємо електрику. Отже, що вища швидкість обертання механізму, то більше вписувалося продуктивності.

Відповідно, при розташуванні конструкцій потрібно враховувати місцевість, рельєф, знати ділянки територій, де більша швидкість вихору.

Інструкція збирання вітряка з автомобільного генератора

Зробити його можна, але для цього вам потрібно заздалегідь приготувати все необхідні комплектуючі. Самим важливим елементомє генератор.

Найкраще брати його з трактора чи автобуса він здатний виробити набагато більше енергії, але якщо такої можливості немає, можна обійтися і слабкішими агрегатами.

Для складання апарату крім автомобільного генератора вам знадобиться: вольтметр; реле акумуляторної зарядки; сталь щоб виготовити лопаті; 12 вольтовий акумулятор; коробка для дротів; 4 болти з гайками та шайбами;

Хомут для кріплення генератора.

зроби сам вітрогенератор з автомобільного генератора

Складання пристрою

Коли все необхідне зібрано можна переходити до збирання вітрогенератора. Кожен із варіантів вітряного генератора може мати додаткові деталі, але вони чітко обумовлюються у посібнику.

Насамперед, вам необхідно зібрати вітряне колесо – це одна з головних елементів конструкції, адже саме ця деталь перетворюватиме енергію вітру на механічну. Найкраще, щоб він складався з 4 лопатей. Запам'ятайте, що чим менше лопат у вітряка, тим більше механічної вібрації і тим складніше буде його збалансувати.

Зробити їх можна з листової сталі або із залізної бочки. Форму лопаті повинні носити не такі, як ви бачили у старих вітряках, а нагадують лопату крильчастого типу. У таких лопатей аеродинамічний опір набагато нижчий, а ефективність вищий.

Після того як ви за допомогою болгарки, виріжете вітряк з лопатями діаметром 1.2-1.8 метра, його разом з ротором потрібно прикріпити з віссю генератора, просвердливши отвори і з'єднавши болтами.

Складання електричної схеми

Закріплюємо дроти та підключаємо їх безпосередньо до акумулятора та перетворювача напруги. Потрібно використовувати все, що у школі під час уроків фізики вас вчили майструвати при складанні електричної схеми.

Перед початком розробки подумайте, яка потужність вам потрібна. Важливо, що автомобільні генератори без подальшої переробки на магніти та перемотування статора зовсім не придатні для вітрогенератора, робочі обороти становлять 1,2 тис-6 тис.

об/м, а цього недостатньо для виробництва енергії. Саме з цієї причини потрібно позбутися котушки збудження. Щоб підняти рівень напруги, необхідно перемотати статор тонким дротом.

Як правило, в результаті потужність у вашого генератора буде при 10 м/с 150-300 Вт. Після складання, ротор добре магнітитиме, ніби до нього підключили живлення.

Роторні саморобні вітрогенератори дуже надійні в роботі та економічно вигідні, єдиною їхньою недосконалістю є страх сильних поривів вітру. Принцип роботи вітрогенератора з автогенератора має простий - вихор через лопаті змушує крутитися генератор.

У процесі цих інтенсивних обертань виробляється енергія, потрібної напруги.

Така електростанція - це дуже зручний спосіб забезпечити електрикою не великий будинокЗвичайно, щоб викачувати воду зі свердловини його потужності буде недостатньо, але подивитися телевізор або увімкнути світло у всіх приміщеннях з його допомогою можна.

Вітряк з автомобільного генератора відео покрокова інструкція.

Простий вітрогенератор з вентилятора

Сам вентилятор може бути в робочому стані, але з нього потрібно всього кілька деталей - це стійка і сам гвинт. Для конструкції знадобиться невеликий кроковий двигун спаяний діодним містком для того, щоб він видавав постійну напругу, пляшечка від шампуню, пластикова водопровідна трубка завдовжки приблизно 50 см, заглушка для неї та кришка від пластикового відра.

На верстаті роблять втулку і фіксують у роз'єм від лопатей розібраного вентилятора. У цю втулку кріпиться генератор. Після закріплення потрібно зайнятися виготовленням корпусу для майбутнього вітряка. Зрізають за допомогою верстата або вручну дно від пляшки шампуню.

Під час відрізання потрібно також залишити отвір на 10, щоб можна було в нього вставити вісь, виточений з алюмінієвого прута. Прикріплюють її за допомогою болта та гайки до пляшечки. Після того як була виконана припайка до генератора всіх необхідних проводів, в корпусі пляшечки роблять ще один отвір для виведення цих проводів.

Простягаємо їх і закріплюємо пляшечці зверху на генераторі. За формою вони повинні збігатися і корпус пляшки має надійно приховувати всі частини генератора.

Хвостовик для вітрогенератора

Щоб вітряк у майбутньому вловлював потоки вітру з різних боків, необхідно зробити хвостовик, використавши заздалегідь підготовлену трубку. Кріпитися до генератора хвостова частина буде за допомогою кришки, що відкручується, від шампуню.

У ній теж роблять отвір і, попередньо одягнувши на один кінець трубки заглушку, простягають її і закріплюють до основного корпусу пляшечки. З іншого боку, трубку пропилюють ножівкою і вирізують ножицями з кришки пластикового відра крило хвостовика, воно повинно мати круглу форму.

Все, що вам потрібно, це просто обрізати краї відра, якими воно прикріплювалося до основної ємності.

На задню панель підставки прикріплюємо USB вихід та складаємо всі отримані деталі в одну. Кріпити радіо або заряджати телефон можна буде через цей вмонтований порт USB. Звичайно, сильної потужністю вітрогенератор з моторчика від вентилятора не має, але все ж таки освітлення однієї лампочки може забезпечити.

Покрокове складання вітряка своїми руками

Вітрогенератор із крокового двигуна

Як зробити вітрогенератор з крокового двигуна? адже навіть за невеликої швидкості обертання виробляє потужність близько 3 Вт. Напруга може підніматися вище 12 В, що дозволяє заряджати невеликий акумулятор. Як генератор у майбутній вітрогенератор можна вставити кроковий двигун від принтера.

У генераторному режимі у крокового двигуна виробляється змінний струм, яке легко перетворити на постійний, використовуючи кілька діодних мостів і конденсатори. Схему ви можете легко зібрати своїми руками. Стабілізатор встановлюють за мостами в результаті отримаємо постійну вихідну напругу. Щоб контролювати зорове напруження, можна встановити світлодіод.

З метою зменшення втрати 220В для його випрямлення застосовуються діоди Шоттки.

Лопаті для вітрогенератора можна зробити з труби ПВХ. Заготівлю лопаті малюють на трубі, а потім вирізують відрізним диском. Розмах гвинта має становити близько 50 см, а ширина лопатей - 10 см. Вам необхідно виточити втулку з фланцем під розмір валу ШД.

Вона насаджується на вал двигуна і кріпиться за допомогою гвинтів, безпосередньо до фланців кріпитимуться пластикові лопаті. Необхідно також провести балансування – від кінців лопат відрізаються шматочки пластику, кут нахилу можна змінити за допомогою нагрівання та вигину.

Сам генератор вставляють у шматок труби, до якого його теж прикріпили болтами. Що стосується електричної плати, То її краще розмістити внизу, а до неї вивести живлення від генератора. З крокового двигуна виходять до 6 дротів, які відповідають двом котушкам.

Для них необхідні струмознімальні кільця для передачі електроенергії від рухомої частини. Поєднуючи всі деталі між собою, можна переходити до тестування конструкції, яка починатиме обороти при 1 м/с.

Саморобний вітрогенератор для опалення

Вітрогенератор з мотор-колесо та магнітів

Не кожен знає, що вітрогенератор з мотор-колесоможно зробити своїми руками без істотних фінансових витрат і короткий час, головне заздалегідь запастись необхідними матеріалами.

Для вітрогенератора на основі мотор-колесо, найкраще підходить ротор Савоніуса, його можна придбати готовий або зробити самостійно. Він складається з двох напівциліндричних лопатей та перекриття, з яких і виходять осі обертання ротора.

А також необхідно зробити лопаті, ви можете самі вибирати матеріал для них використовуючи дерево, склотканину або пвх-трубу, що є найпростішим та найоптимальнішим варіантом. Виготовляємо місце з'єднання деталей, на якому потрібно зробити отвори для кріплення відповідно до кількості лопатей.

Необхідний також поворотний механізм із сталі, щоб вітрогенератор згодом міг витримувати будь-яку погоду. Вітряк з мотор-колесо гіроскутера на відео інструкції.

Вітрогенератор з феритових магнітів

Вітрогенератор з магнітів буде складно зробити малодосвідченим майстрам, але все ж таки можна спробувати. Отже, в генераторі повинні бути чотири полюси, у кожному з яких перебуватиме по два феритові магніти.

Покриватимуть їх накладки з металу завтовшки трохи менше міліметра для розподілу більш рівномірного магнітного потоку. Основних котушок має бути 6 штук, перемотані товстим дротом і повинні знаходитися через кожен магніт займаючи простір, що відповідає довжині магнітного поля.

Кріплення схем обмотки і магніту може бути на маточині від болгарки, в середину якої встановлено заздалегідь виточений болт.

Регулюється потік подачі енергії висотою закріплення статора над ротором, що він вище, тим менше залипань, відповідно потужність знижується.

Для вітрогенератора потрібно зварити опору-стійку, а на статорному диску закріпити 4 великі лопаті, які ви можете вирізати зі старої металевої бочкичи кришки від пластикового відра.

При середній швидкості обертання вітрогенератор видає приблизно 20 Вт.

Генератор для вітряка із сердечниками із феритових магнітів.

Вітрогенератор на неодимових магнітах

Якщо ви хочете знати як створити вітрогенератор, потрібно зробити основою маточину автомобіля з дисками гальма, такий вибір цілком виправданий, адже він потужний, надійний і добре збалансований.

Після того як ви відчистите маточину від фарби та бруду необхідно перейти до розміщення безпосередньо неодимових магнітів.

Їх потрібно по 20 штук на диску, розмір їх повинен становити 25х8 міліметрів.

Магніти потрібно розміщувати, враховуючи чергування полюсів, перед склеюванням краще створити паперовий шаблон або прокреслити лінії, що ділять диск на сектори, щоб не переплутати полюси.

Дуже важливо, щоб магніти, що стоять один навпроти одного, були обгорнуті різними полюсами, тобто притягуватись. Клеять магніти супер клеєм, необхідно зробити бордюрчики по краях дисків і в їхньому центрі намотавши худобу або виліпивши з пластиліну для недопущення розтікання.

Щоб зроблений вітрогенератор на неодимових магнітах працював із максимальною віддачею, котушки статора слід розрахувати правильно.

Збільшення кількості полюсів призводить до зростання частоти струму в котушках, завдяки цьому генератор навіть при низькій частоті обертання лопатей дає велику потужність. Намотування котушок здійснюється більш товстими проводами, з метою зниження опору в них.

Вітрогенератор на неодимових магнітах покрокова інструкція

Коли основна частина генератора готова, виготовляють лопаті, як у попередньому випадку і закріплюють їх до щогли, що може бути виготовлена ​​із звичайної пластикової труби з діаметром-160 мм. Зрештою вітрогенератор, що працює на принципі магнітної левітації, з діаметром у півтора метри та шістьма лопатями, в 8м/с, здатний забезпечити потужність до 300 Вт.

Ціна розчарування або дорогий флюгер

Сьогодні існує безліч варіантів, як зробити вітрогенератор, кожен із способів по-своєму ефективний. Якщо ви ознайомлені з методикою виготовлення обладнання, що виробляє енергію, то вам не буде різниці робити з автомобільного генератора або з принтера, головне, щоб він відповідав задуманій вами схемі, і на виході давав хорошу потужність.

Порівняння вітрогенераторів відео

альтернативна енергетика вітрогенератор вітряки

Розумна теплиця Розумна теплиця класифікується основними категоріями Переваги теплиці Полив та вентиляція Сонячна дистиляція …

Ще недавно вітрогенератори вважалися рідкістю, зате сьогодні ця сфера стрімко розвивається, а досвід створення вітряків для отримання електроенергії отримали багато. Такі пристрої можна використовувати в самих різних сферах- для водопостачання, електрифікації приватних будинків, роботи сільськогосподарських агрегатів (наприклад, дробарок) або нагрівання води з метою обігріву житла.

У промислових моделей маса переваг, крім вартості. Тому сьогодні ми з'ясуємо, як зробити вітрогенератор своїми руками та які матеріали/інструменти для цього знадобляться.

Конструктивні особливості та механіка вітряного генератора

Принцип дії вітрогенератора полягає у перетворенні кінетичної енергіїу електроенергію. Пристрій складається з низки системних елементів, кожен з яких має свою функцію. Спробуємо розібратися з цим.

Зверніть увагу! Вітрогенератори можуть бути роторними (вертикальними) та класичними (горизонтальними). У других вищий ККД, тому їх і роблять частіше за інших.

Варто зауважити, що вертикальні вітряки потрібно повертати до вітру, адже працювати при бічному потоці вони просто нездатні. У горизонтальних генераторів є й інші переваги. Ознайомимося із ними.

1. Турбіни роторних пристроїв "ловитимуть" вітер незалежно від того, з якого боку він дме. Що дуже зручно у разі нестабільного/змінного вітру у регіоні.
2. Спорудити горизонтальний вітряк набагато простіше, ніж горизонтальний.
3. Конструкція може розташовуватися безпосередньо на землі, але за умови, що там вітру достатньо.

Що ж до недоліків, то у горизонтального вітрогенератора він лише один – досить низький коефіцієнт корисної дії.

Розраховуємо потужність майбутнього вітрогенератора

Спочатку слід з'ясувати, яку потужність повинен мати вітрогенератор своїми руками, які функції та навантаження, з якими йому доведеться зіткнутися. Як правило, альтернативні джерела електрики застосовуються як допоміжні, тобто, призначені для допомоги основному електропостачання. Отже, якщо потужність системи становить навіть від 500 Вт, це вже цілком добре.

Зверніть увагу! Щоб опалити приватний будинок, Що має середні розміри, вам знадобиться близько двох-трьох кіловат.

Разом з тим, підсумкова потужність вітрогенератора залежить від інших факторів, серед яких:

• швидкість вітру;
• число лопатей.

Щоб з'ясувати відповідне співвідношення для пристроїв горизонтального типу, рекомендуємо ознайомитися з наведеною нижче таблицею. Цифри в ній на перетині - це необхідна потужність (вказана у ВАТ).

Таблиця. Розрахунок необхідної потужностідля горизонтальних генераторів.

1м	3	8	15	27	42	63	90	122	143
2м	13	31	63	107	168	250	357	490	650
3м	30	71	137	236	376	564	804	1102	1467
4м	53	128	245	423	672	1000	1423	1960	2600
5м	83	166	383	662	1050	1570	2233	3063	4076
6м	120	283	551	953	1513	2258	3215	4410	5866
7м	162	384	750	1300	2060	3070	4310	6000	8000
8м	212	502	980	1693	2689	4014	5715	7840	10435
9м	268	653	1240	2140	3403	5080	7230	9923	13207

Наприклад, якщо у вашому регіоні швидкість вітру переважно становить від 5 до 8 метрів за секунду, а необхідна потужність вітрогенератора дорівнює 1,5-2 кіловатам, то діаметр конструкції повинен відповідати приблизно 6 метрам і більше.

Якими мають бути лопаті?

Форма лопат може бути:

• вітрильною;
• крильчастої.

Що стосується лопат парусного типу, то є плоскими, а тому і менш ефективними. Аеродинаміки вони не враховують, а крутяться виключно під тиском потоку вітру. Як результат – не більше 10 відсотків усієї енергії перетворюється на електричну. А ось у крильчатих лопат площа у внутрішніх і зовнішніх поверхонь різна. Ще варто зауважити, що такі лопаті повинні розташовуватись під кутом 7-10 градусів щодо вітру.

Тепер кілька слів про матеріал, з якого мають бути лопаті. Для старовинних вітряків використовувалися тоніки каркаси з деревини, що складаються з жердин і перемичок. На такі каркаси натягувалися спеціальні «крила», виготовлені з тканинного полотна. У разі зношування тканини її просто замінювали на нову. Хоча існує і альтернативний варіант- брати для цього щільні матеріали (наприклад, брезент).

Хоча своїми руками можна зробити лопаті і з більш сучасних матеріалів.

1. Якщо пропелер невеликий, то як лопаті для нього можуть послужити розрізані на частини труби з полівінілхлориду.
2. Також можна використовувати легкі метали (наприклад, дюралюміній).
3. Якщо планується використання вітрил, то їх можна вирізати з фанери.
4. Нарешті, для великого агрегату лопаті можна зробити з дощок (навіть якщо вони будуть важкими – не біда, потрібно лише, щоб вони врівноважували один одного).

Зверніть увагу! У разі переважання поривчастих вітрів у регіоні перевагу краще віддавати важким лопатям – це забезпечить більш стабільне функціонування всієї системи.

Що стосується діаметра труб, то він повинен відповідати 1/5 їх сумарної довжини. Кожна з таких труб ріжеться вздовж на чотири шматки, а в основі необхідно вирізати прямокутник розмірами 5х5 (тут будуть кріплення), а після цього – виконати косий зріз, завдяки якому кожна лопата звужуватиметься від основи. Для обробки рваного краю використовується наждак.

Робимо вертикальний вітряний генератор у домашніх умовах

А тепер з'ясуємо, як, власне, виготовляється вітрогенератор своїми руками. Процедура складається з кількох етапів, ознайомимося з особливостями кожного їх.

Етап перший. Готуємо інструменти та матеріали

Щодо розмірів турбіни жодних вимог немає – чим вона буде більшою, тим краще для самої системи. А в прикладі, наведеному в цій статті, діаметр турбіни становить 60 сантиметрів.

Щоб зробити вертикальну турбіну самостійно, заздалегідь підготуйте:

• трубу діаметрів 60 сантиметрів, виконану з нержавіючої сталі;
• гвинти, гайки та інші елементи кріплення;
• пару пластикових дисків діаметром 60 сантиметрів (важливо, щоб пластик був міцним);
• маточину з автомобіля для основи;
• куточки, за допомогою яких будуть кріпитися лопаті (на кожен елемент – по шість штук; тобто, 36 екземплярів загалом).

Крім того, попередньо подбайте про наступні інструменти:

• ключі;
• лобзик;
• маска;
• захисні рукавички;
• болгарка;
• викрутка;
• електродриль.

З метою балансування лопат може бути використані магніти або невеликі металеві пластини. Якщо дисбаланс незначний, то можете просто просвердлити отвори у відповідних місцях.

Етап другий. Складає креслення

Без креслення тут точно не обійтись. Можете використовувати той, що наведено нижче, або скласти свій власний.

Етап третій. Робимо вертикальний вітряк

Крок 1.Спочатку візьміть металеву трубуі розріжте її вздовж таким чином, щоб у результаті вийшло шість лопатей однакового розміру.

Крок 2Виріжте із пластику пару однакових кіл з діаметром 60 сантиметрів. Вони послужать як опори для нижньої і верхньої частини турбіни.

Крок 3У верхній опорі можете вирізати невеликий отвір(Діаметром близько 30 сантиметрів), завдяки чому конструкція дещо полегшиться.

Крок 4.Розмітте по отворах на автомобільній ступиці аналогічні отвори в нижній опорі із пластику, необхідні для кріплень. Для отворів використовуйте дриль.

Крок 5.Розмітте відповідно до шаблону розташування лопатей (має вийти пара трикутників, які ніби утворюють зірку). Розмітте місця кріплення куточків. На обох опорах все має бути однаково.

Крок 6Обріжте лопаті. Можете різати їх одразу по кілька, використовуючи болгарку.

Крок 7.Розмітте місця кріплення на лопатях і куточках. Виконайте всі ці отвори.

Крок 8З'єднайте лопаті з основами, використовуючи для цього куточки, болти та гайки.

Зверніть увагу! Потужність пристрою багато в чому залежить від довжини лопат, але якщо останні великі, збалансувати їх буде набагато важче. Більше того, конструкція може "розбовтатися" під дією сильного вітру.

Етап четвертий. Виготовляємо генератор

Генератор в даному випадку повинен бути самозбуджуючим, причому обов'язково на постійних магнітах. Якщо ви візьмете звичайний генератор від автомобіля, то тут обмотка напруги функціонує від акумулятора, іншими словами - без напруги не буде і збудження. Отже, якщо ви використовуватимете простий генератор у тандемі з акумулятором, а вітер тривалий час буде відносно слабким, то акумулятор незабаром просто розрядиться, а пізніше, коли вітер відновиться, вітрогенератор своїми руками повторно вже не запуститься.

Також можна виготовити систему на неодимових магнітах. Такого роду пристрій вироблятиме від 1,5 кіловата (якщо вітер слабкий) до 3,5 кіловата (якщо сильний). Покрокова інструкція щодо створення такого генератора виглядає так.

Крок 1.Зробіть пару металевих млинців, довжина кожного з яких складала близько 50 сантиметрів.

Крок 2Використовуючи суперклей, приклейте до млинців по всьому периметру неодимові магніти розмірами 2,5х5.0,12 сантиметри (по дванадцять штук для кожного).

Крок 3Розмістіть млинці один навпроти одного, не забувайте при цьому про полярність.

Крок 4.Розмістіть з-поміж них самопальний статор (з дроту перетином 0,3 сантиметра зробіть 9 котушок, у кожній – по 70 витків). З'єднайте котушки «зірочкою» (як показано на зображенні), після чого залийте полімерною смолою. При цьому важливо, щоб котушки були намотані в один бік, можете помітити кінці/початок обмотки за допомогою кольорової ізолети – так буде зручніше.

Крок 5.Статор повинен вийти близько 2 сантиметрів завтовшки. Обмотка має виходити за допомогою болтів з гайками. Дистанція між ротором та статором повинна відповідати 2 міліметрам.

Магніти будуть притягуватися досить сильно, а для плавного з'єднання в них необхідно виконати отвори і нарізати різьблення під шпильки. Відразу вирівняйте ротори, після чого за допомогою ключів опустіть верхній на нижній. Потім можете прибрати тимчасові шпильки.

Зверніть увагу! Описаний вище генератор може використовуватися не тільки для вертикальних, а й для горизонтальних вітряків.

Етап п'ятий. Збираємо всю конструкцію

Спочатку встановіть на щоглі спеціальний кронштейн, за допомогою якого кріпиться статор (який, у свою чергу, може мати як три, так і шість лопатей). Над кронштейном зафіксуйте маточину, використовуючи ті самі гайки. Закрутіть на чотири шпильки, які є у маточини, готовий генератор. Після цього з'єднайте статор із кронштейном, який нерухомо зафіксований на щоглі. До другої пластини ротора прикріпіть турбіну. Підключіть дроти статора до регулятора напруги, використовуючи клеми.

Етап шостий. Встановлюємо агрегат, здатний перетворити вітер на електрику

Для встановлення всього вітрогенератора своїми руками необхідно виконати дії, наведені нижче у вигляді покрокової інструкції.

Крок 1.Забетонуйте в грунті надійну та міцну основу.

Крок 2Заливаючи туди бетонний розчин, додайте шпильки, необхідні для кріплення масивного шарніра (все це легко робиться власноруч).

Крок 3Коли бетон остаточно застигне, надягніть шарнір на шпильки і зафіксуйте за допомогою гайок.

Крок 4.Встановіть щоглу в рухому частину шарніра.

Крок 5.Зверху щогли прикріпіть 3 або 4 розтяжки (можна використовувати фланець або зварювання). Також знадобиться сталевий трос.

Крок 6Підніміть щоглу на шарнірі, використовуючи один із підготовлених тросів (тягти можете за допомогою легкового автомобіля).

Крок 7.Вертикальність усієї щогли суворо фіксується розтяжками.

Де можна встановлювати такий вітрогенератор?

Від того, як правильно ви підберете місце для встановлення вітрового генератора, багато в чому залежить ефективність його функціонування. Місце має бути таким, щоб лопатям системи дісталося якнайбільше вітру. Ділянка має бути відкритою і піднесеною (наприклад, дах будинку, але якнайдалі від дерев та інших будівель). Що характерно, причина тому полягає не тільки у перешкодах, а й у творі пристроєм деякого шуму під час роботи, що може не сподобатися сусідам чи самим власникам.

Для більш детального ознайомлення з проблемою рекомендуємо ознайомитись із наведеним нижче тематичним відеороликом.

Відео – Як зробити вітряний генератор за допомогою побутового вентилятора

Роторний (горизонтальний) вітрогенератор

Такий пристрій упорається із забезпеченням електрикою невеликого будинку чи кількох господарських будівель. максимальна потужністьвітрогенератора не перевищуватиме 1,5 кіловата.

Для роботи підготуйте:

• автомобільний генератор на 12 Вт;
• реле, контрольну лампочку акумулятора;
• сам акумулятор на 12 Вт;
• перетворювач струму;
• велику каструлю або відро з дюралюмінію або нержавіючої сталі;
• пару хомутів для кріплення генератора до щогли;
• вимикач;
• провід, 0,4 та 0,25 сантиметра;
• болти, гайки, шайби;
• вольтметр.

Інструменти будуть потрібні ті ж, що й у попередньому випадку. Спочатку візьміть каструлю (або відро) і, використовуючи маркер із рулеткою, поділіть її на чотири однакові частини. Виріжте лопаті, але не дорізайте до кінця (так, як показано на картинці).

Виконайте отвори для болтів у днищі, після чого відігніть лопаті, але не дуже сильно. Враховуйте при цьому той факт, як обертатиметься генератор (за годинниковою стрілкою або проти неї).

Далі закріпіть каструлю з підготовленими лопатями на шків, закріпіть за допомогою болтів. Встановіть на щоглу, зафіксовану заздалегідь, генератор (для цього використовуйте запасні хомути), далі з'єднайте всі кабелі і зберіть ланцюг. Перепишіть усю схему, зафіксуйте дроти на опорі.

Для підключення акумулятора використовуйте 4-міліметровий кабель довжиною максимум 1 метр. Для підключення навантаження використовуйте менший кабель. Також встановіть інвертер. Нижче наведено приблизну схему підключення.

Як бачимо, спорудити вітрогенератор своїми руками цілком можливо. Конструкція може бути двох типів, але за наявності навичок і належної запопадливості з роботою можна впоратися навіть поодинці. На цьому все, удачі!

Важко не помітити, наскільки стабільність постачання електроенергії заміським об'єктам відрізняється від забезпечення міських будівель та підприємств електроенергією. Визнайтеся, що ви як власник приватного будинку або дачі не раз стикалися з перебоями, пов'язаними з ними незручностями та псуванням техніки.

Перелічені негативні ситуації разом із наслідками перестануть ускладнювати життя любителів природних просторів. Причому з мінімальними трудовими та фінансовими витратами. Для цього потрібно лише зробити вітряний генератор електроенергії, про що ми детально розповідаємо в статті.

Ми докладно описали варіанти виготовлення корисної у господарстві системи, що позбавляє енергетичної залежності. Згідно з нашими порадами спорудити вітрогенератор своїми руками зможе недосвідчений домашній майстер. Практичний пристрій допоможе суттєво скоротити щоденні витрати.

Альтернативні джерела енергії – мрія будь-якого дачника чи домовласника, ділянка якого знаходиться далеко від центральних мереж. Втім, отримуючи рахунки за електроенергію, витрачену в міській квартирі, і дивлячись на збільшені тарифи, ми усвідомимо, що вітрогенератор, створений для побутових потреб, нам не завадив би.

Прочитавши цю статтю, можливо, ви втілите свою мрію у реальність.

Вітрогенератор відмінне рішеннязадля забезпечення заміського об'єкта електроенергією. Причому в ряді випадків його встановлення є єдиним можливим виходом

Щоб не витратити даремно гроші, сили та час, давайте визначимося: чи є якісь зовнішні обставини, які створять нам перешкоди у процесі експлуатації вітрогенератора?

Для забезпечення електроенергією дачі або невеликого котеджу достатньо потужність якої не перевищить 1 кВт. Такі пристрої у Росії прирівняні до побутових виробів. Їх встановлення не вимагає сертифікатів, дозволів або будь-яких додаткових погоджень.

У разі зростання цін на електроенергію всюди йде пошук та розробка її альтернативних джерел. У більшості регіонах країни доцільно застосовувати вітрогенератори. Щоб повністю забезпечити електрикою приватний будинок, потрібна досить потужна та дорога установка.

Вітряний генератор для будинку

Якщо зробити невеликий вітрогенератор, за допомогою електричного струму можна підігрівати воду або використовувати для частини освітлення, наприклад, господарських споруд, садових доріжокта ганку. Підігрів води для господарських потреб або опалення – це найпростіший варіант використання вітрової енергії без її акумулювання та перетворення. Тут питання більше полягає в тому, чи достатньо потужності для опалення.

Перед тим, як зробити генератор, спочатку слід з'ясувати особливості вітрів у регіоні.

Великий вітрогенератор, для багатьох місць російського клімату, мало підходить через часту зміну інтенсивності та напрямки повітряних потоків. При потужності вище 1 кВт він буде інерційним і зможе повною мірою розкручуватися, коли міняється вітер. Інерція у площині обертання призводить до перевантажень від бокового вітру, що призводить до його виходу з ладу.

З появою малопотужних споживачів енергії має сенс застосовувати невеликі саморобні вітрогенератори не більше ніж на 12 вольт, щоб освітлювати дачу. світлодіодними світильникамиабо заряджати телефонні акумулятори за відсутності в будинку електрики. Коли в цьому немає необхідності, можна використовувати електрогенератор для нагрівання води.

Тип вітрогенератора

Для безвітряної області підходить лише вітрильний вітрогенератор. Щоб електропостачання було постійним, знадобиться акумуляторна батареяне менше ніж на 12В, зарядний пристрій, інвертор, стабілізатор та випрямляч.

Для слабовітряних районів можна самостійно виготовити вертикальний вітрогенератор потужністю не більше 2-3 кВт. Варіантів є багато, і вони майже не поступаються промисловим зразкам. Купувати доцільно вітряки з вітрильним ротором. Надійні моделі потужністю від 1 до 100 кіловат випускаються в Таганрозі.

У вітряних регіонах можна зробити генератор для дому своїми руками вертикальний, якщо необхідна потужність становить 0,5-1,5 кіловат. Лопаті можна виготовити з підручних засобів, наприклад, з бочки. Більш продуктивні пристрої доцільно придбати. Найдешевшими є вітрильники. Вертикальний вітряк коштує дорожче, але він надійніше працює за сильних вітрів.

Маломощний вітряк своїми руками

У домашніх умовах невеликий саморобний вітрогенератор виготовити нескладно. Для початку роботи в галузі створення альтернативних джерел енергії та накопичення в цьому цінного досвіду як зібрати генератор, можна виготовити самостійно простий пристрій, пристосувавши двигун від комп'ютера або принтера.

Вітряний генератор на 12 В з горизонтальною віссю

Щоб зробити своїми руками малопотужний вітряк, необхідно спочатку підготувати креслення чи ескізи.

На швидкості обертання 200-300 об/хв. напругу можна підняти до 12 вольт, а потужність, що виробляється, складе близько 3 Вт. З його допомогою можна зарядити маленький акумулятор. Для інших генераторів потужність необхідно збільшувати до 1000 об/хв. Лише у цьому випадку вони будуть ефективними. Але тут знадобиться редуктор, який створює значний опір і має високу вартість.

Електрична частина

Щоб зібрати електрогенератор, необхідні комплектуючі:

1. невеликий мотор від старого принтера, дисководу чи сканера;
2. 8 діодів типу 1N4007 для двох випрямляючих мостів;
3. конденсатор ємністю 1000 мкФ;
4. труба ПВХ та пластикові деталі;
5. алюмінієві пластини.

На малюнку нижче зображено схему генератора.

Кроковий мотор: схема підключення до випрямляча та стабілізатора

Діодні мости підключаються до кожної обмотки двигуна, яких дві. Після мостів підключається стабілізатор LM7805. В результаті на виході виходить напруга, яка зазвичай подається на 12-вольтну батарею.

Велику популярність здобули електрогенератори на неодимових магнітах із надзвичайно високою силою зчеплення. Їх слід обережно використовувати. При сильному ударі або нагріві до температури 80-250 0 С (залежно від виду) у неодимових магнітів відбувається розмагнічування.

За основу генератора, що виготовляється своїми руками, можна взяти маточину автомобіля.

Ротор на неодимових магнітах

На маточину виробляється наклейка суперклеєм неодимових магнітів діаметром близько 25 мм приблизно в кількості 20 шт. Однофазні електрогенератори робляться з рівністю кількості полюсів та магнітів.

Магніти, розташовані навпроти один одного, повинні притягуватися, тобто повернути протилежними полюсами. Після приклеювання неодимових магнітів проводиться їхня заливка епоксидною смолою.

Котушки мотають круглими, а Загальна кількістьвитків становить 1000-1200. Потужність генератора на неодимових магнітах підбирається такою, щоб його можна було використовувати як джерело постійного струму, порядку 6А для заряджання АКБ на 12 ст.

Механічна частина

Лопаті роблять із пластикової труби. На ній малюють заготовки шириною 10 см і завдовжки 50 см, а потім вирізують. Виготовляється втулка на вал двигуна з фланцем, до якого гвинтами кріпляться лопаті. Їхня кількість може бути від двох до чотирьох. Пластик довго не прослужить, але спочатку його вистачить. Зараз з'явилися досить зносостійкі матеріали, наприклад, карбон та поліпропілен. Потім можна виготовити міцніші лопаті з алюмінієвого сплаву.

Балансування лопатей здійснюють шляхом відрізання зайвих частин на кінцях, а кут нахилу створюють шляхом їх нагрівання з вигином.

Генератор кріпиться болтами до шматка пластикової труби із привареною до нього вертикальною віссю. На трубу також співвісно встановлюється флюгер із алюмінієвого сплаву. Вісь вставляється в вертикальну трубущогли. Між ними встановлюється завзятий підшипник. Вся конструкція може вільно обертатися у горизонтальній площині.

Електричну плату можна розмістити на частині, що обертається, а напругу споживачеві передавати через два струмозйомні кільця зі щітками. Якщо плату з випрямлячем встановити окремо, тоді кількість кілець дорівнює шести, скільки висновків має кроковий мотор.

Вітряк кріплять на висоті 5-8 м-коду.

Якщо пристрій ефективно вироблятиме енергію, його можна вдосконалити, зробивши вертикально-осьовим, наприклад, з бочки. Конструкція менше схильна до бокових навантажень, ніж горизонтальна. На малюнку нижче зображений ротор з лопатями з фрагментів бочки, встановлений на осі всередині рами і на нього не діє зусилля, що перекидає.

Вітряк з вертикальною віссю та ротором з бочки

Профільована поверхня бочки створює додаткову жорсткість, за рахунок чого можна застосовувати жерсть меншої товщини.

Вітрогенератор потужністю понад 1 кіловат

Пристрій повинен приносити відчутну користь і видавати напругу 220 В, щоб можна було увімкнути деякі електроприлади. Для цього воно має самостійно запускатися та виробляти електроенергію у широкому діапазоні.

Щоб зробити вітрогенератор своїми руками, насамперед слід визначити конструкцію. Вона залежить від того, яка сила вітру. Якщо вона слабка, то єдиним варіантом може бути вітрильний варіант ротора. Більше 2-3 кіловат енергії тут не отримати. Крім того, для нього знадобляться редуктор та потужний акумулятор із зарядним пристроєм.

Ціна всього обладнання висока, тому слід з'ясувати, чи це буде вигідно для дому.

У районах із сильними вітрами, саморобним вітрогенераторомможна отримати 1,5-5 кіловат потужності. Тоді його можна підключати до домашньої мережі на 220В. Апарат із більшою потужністю самостійно зробити складно.

Електрогенератор з двигуна постійного струму

Як генератор можна використовувати малооборотний мотор, що генерує електричний струмпри 400-500 об/хв: PIK8-6/2,5 36V 0,3Nm 1600min-1. Довжина корпусу 143 мм, діаметр – 80 мм, діаметр валу – 12 мм.

Як виглядає двигун постійного струму

Для нього потрібний мультиплікатор із передатним ставленням 1:12. За одного обороту лопатей вітряка електрогенератор зробить 12 оборотів. На малюнку нижче зображено схему пристрою.

Схема влаштування вітряка

Редуктор створює додаткове навантаження, але все ж таки це менше, ніж для автомобільного генератора або стартера, де потрібне передатне відношення як мінімум 1:25.

Лопаті доцільно виготовляти з алюмінієвого листа розміром 60х12х2. Якщо на двигун їх встановити 6 штук, пристрій буде не таким швидким і не піде врознос при великих поривах вітру. Слід передбачити можливість балансування. Для цього лопаті припаюються до втулок з можливістю накручування на ротор, щоб їх можна було зміщувати далі або ближче від його центру.

Потужність генератора на постійних магнітах із фериту або сталі не перевищує 0,5-0,7 кіловат. Збільшити її можна лише на спеціальних неодимових магнітах.

Генератор з не намагніченим статором для роботи не годиться. При невеликому вітрі він зупиняється, а потім зможе самостійно запуститися.

Для постійного опалення в холодну пору року потрібно багато енергії, і протопити великий будинок - проблема. Для дачі в цьому плані він може стати в нагоді, коли туди доводиться їздити не частіше 1 разу на тиждень. Якщо все правильно зважити, система опалення працює лише кілька годин. Решту часу господарі перебувають на природі. Використовуючи вітряк як джерело постійного струму для зарядки АКБ, за 1-2 тижні можна накопичити електроенергії для опалення приміщень на такий проміжок часу, і таким чином створити собі достатній комфорт.

Щоб зробити генератор із двигуна змінного струму або автомобільного стартера, потрібна їх переробка. Мотор можна модернізувати під генератор, якщо ротор виготовити на неодимових магнітах, проточивши їх товщину. Його роблять із кількістю полюсів, як і у статора, чергуючи один з одним. Ротор на неодимових магнітах, приклеєних до поверхні, при обертанні не повинен залипати.

Типи роторів

Конструкції роторів відрізняються різноманітністю. Поширені варіанти зображені на малюнку нижче, де вказано значення коефіцієнта використання енергії вітру (КІЕВ).

Види та конструкції роторів вітряків

Для обертання вітряки роблять із вертикальною або горизонтальною віссю. Вертикальний варіант має перевагу у зручності обслуговування, коли основні вузли розташовані внизу. Опорний підшипник виконаний самовстановлюючим і довго служить.

Дві лопаті ротора Савоніуса створюють ривки, що не дуже зручно. Тому його роблять з двох пар лопатей, рознесених на 2 рівні з поворотом однієї відносно іншої на 90 0 . Як заготовки можна використовувати бочки, відра, каструлі.

Ротор «Дар'є», лопаті якого роблять із пружної стрічки, відрізняється простотою виготовлення. Для полегшення розкручування їх кількість має бути непарною. Рух відбувається ривками, через що механічна частина швидко розбивається. Крім того, стрічка при обертанні вібрує, видаючи рев. Для постійного застосування подібна конструкція не дуже підходить, хоча лопаті іноді роблять із звукопоглинаючих матеріалів.
В ортогональному роторі крила виконуються профільованими. Оптимальна кількість лопатей дорівнює трьом. Пристрій швидкохідний, але його необхідно розкручувати під час пуску.

Гелікоїдний ротор має високий ККД за рахунок складної кривизни лопатей, що знижує втрати. Його застосовують рідше за інших вітряків через високу вартість.

Горизонтальний лопатевий ротор виконання є найефективнішим. Але він вимагає наявності стабільного середнього вітру, а також необхідний ураганний захист. Лопаті можна виготовити з пропілену, коли їх діаметр менше 1 м.

Якщо вирізати лопаті з пластикової товстостінної труби або бочки, досягти потужності вище 200 Вт не вдасться. Профіль у вигляді сегмента для газоподібного середовища, що стискається, не підходить. Тут потрібний складний профіль.

Діаметр ротора залежить від того, яку потужність потрібно отримати, а також кількості лопатей. Дволопастнику на 10 Вт потрібен ротор діаметром 1,16 м, а на 100 Вт - 6,34 м. Для чотирьох-, і шестилопатника діаметр складе відповідно 4,5 м і 3,68 м.

Якщо насадити ротор безпосередньо на вал генератора, його підшипник довго не протягне, оскільки навантаження на всі лопаті нерівномірне. Опорний підшипник для валу вітряка повинен бути самовстановлюючим, з двома або трьома ярусами. Тоді для валу ротора будуть не страшні вигини та усунення в процесі обертання.

Велику роль роботі вітряка грає струмознімач, який потрібно регулярно обслуговувати: змащувати, чистити, регулювати. Можливість його профілактики має бути передбачена, хоча це складно зробити.

Безпека

Вітряки, потужність яких перевищує 100 Вт, є гучними пристроями. У дворі приватного будинку можна встановити промисловий двигун, якщо він сертифікований. Його висота має бути вищою від найближчих будинків. На даху не можна встановлювати навіть малопотужний вітряк. Механічні коливання від роботи можуть створити резонанс і призвести до руйнації будови.

Високі швидкості обертання вітрогенератора потребують якісного виготовлення. Інакше, при руйнуванні пристрою існує небезпека, що його деталі можуть відлетіти на великі відстані та завдати травми людині або домашній тварині. Особливо це слід враховувати під час виготовлення вітряка своїми руками із підручних матеріалів.

Відео. Вітрогенератор своїми руками.

Застосування вітрогенераторів є доцільним не у всіх регіонах, оскільки залежить від кліматичних особливостей. Крім того, виготовляти їх своїми руками немає сенсу без певного досвіду та знань. Для початку можна взятися за створення простої конструкції потужністю кілька ват і напругою до 12 вольт за допомогою якої можна зарядити телефон або запалити енергозберігаючу лампу. Застосування неодимових магнітів у генераторі дозволяє значно збільшити його потужність.

Потужні вітрові установки, що беруть на себе значну частину електропостачання будинку, краще купувати промислові, на створення напруги 220В, ретельно зваживши при цьому всі за і проти. Якщо поєднати їх з іншими видами альтернативних джерел енергії, то електрики може вистачити на всі господарські потреби, включаючи систему опалення будинку.