Саморобний вітрогенератор для дому та дачі: принципи роботи, схеми, який і як робити. Вітряки для дому своїми руками – яка модель найкраща? Виготовлення металевого вітряка
З давніх часів і до сьогодні людство намагається знайти альтернативні джерела енергії. Але, незважаючи на прогрес у всіх без винятку галузях промисловості та регулярне впровадження у виробництво інноваційних способів отримання потужності, найнадійнішими і найпоширенішими, як і раніше, залишаються природні ресурси - вода, вітер тощо. І якщо з монтажем гідроелектростанції у рядового споживача можуть виникнути проблеми , то обладнати такий механізм, як вітряк для приватного будинку, може практично кожен господар. Саме про цей пристрій, його технічні характеристики, видах та особливостях монтажу далі піде мова.
Що являє собою вітряний генератор?
Такий механізм є виріб, основне призначення якого полягає в перетворенні енергії вітру в електрична напруга. Подібними приладами, які серед споживачів називають вітряками, користувалися ще на зорі нашої ери, тільки форма їх, безумовно, була іншою. Сьогодні такий пристрій значно вдосконалився.
Основний ресурс для такого механізму – це вітер. Виходячи з спостережень, що ґрунтуються на його швидкості і щільності, фахівці з'ясовують, якою саме повинна бути висота для розміщення цього приладу, якою кількістю лопатей він повинен володіти і ін. за допомогою підручних засобів. Але перш ніж говорити про особливості цього процесу, слід з'ясувати, як функціонує такий механізм.
Принцип роботи саморобного вітряка
Дуже схожою на систему цього генератора є знайома всім турбіна літака. Головна відмінність - у вітряка обертання лопат відбувається не за рахунок роботи потужного двигуна. В основі функціонування лежить вільна енергіявітру, яка поглинається і згодом перетворюється на потрібну господарям електрику.
Як правило, форма лопат підбирається така, щоб будь-який, навіть найменший подих був відчутним, а механізм відразу ж на нього реагував. Незважаючи на те, що швидкість обертання часто здається низькою, малі шестерні крутяться набагато швидше за великі, що не завжди помітно на перший погляд. Працюючи таким чином, механізм чудово справляється з розгоном лопат і енергія виробляється в потрібному обсязі.
Основні переваги вітряних генераторів
До незаперечних переваг таких виробів можна віднести такі:
Екологічна безпека. Вітряк для приватного будинку ніяк не впливає на стан атмосфери і не виділяє у повітря ніяких шкідливих вихлопів та газів, оскільки палива для його функціонування не потрібне;
Як стає зрозуміло, цей механізм дуже вигідний з економічної точки зору, тому що витрачатися на пальне не доведеться. Усі витрати будуть пов'язані лише з монтажем структурних частин вітряка і, зокрема, його генератора.
Однак у такого функціонального пристрою все ж таки є і деякі негативні характеристики, про які не можна не згадати.
Недоліки вітряків
Головний мінус виробу - нездатність керувати швидкістю його роботи, що пояснює постійну різницю обсягом виробленої енергії. Простіше кажучи, за відсутності вітру виникає неминуча необхідність використовувати інше джерело, що функціонує вже на якомусь паливі.
Крім того, з погляду ергономічності подібні установки не дуже зручні, оскільки вони займають багато місця. До того ж для максимального ефекту розміщувати їх найкраще на височини, а не на рівнинній місцевості.
Монтуючи вертикальний вітряк, дуже важливо узгодити його встановлення з сусідами, оскільки трапляються випадки, коли цей механізм є серйозною перешкодою для телевізійних антен, а рівень шуму часом буває занадто високим.
Влаштування горизонтального вітрогенератора
Відмінність між двома вищезгаданими видами цих механізмів полягає у розташуванні осі. Горизонтальний варіант є найпоширенішим для забезпечення електрикою невеликих будівельприватного типу та складається з наступних структурних компонентів:
- Роторний вал.
- Коробка передач.
- Безпосередньо генератор.
- Система гальм.
Перед тим як зробити вітряк, слід чітко усвідомити, що лопаті такого виробу повинні виготовлятись із міцного металу, здатного витримати дії негоди. Завдяки коробці весь механізм функціонує надійно. Для запобігання непередбачених ситуаційдопускається монтаж додаткового двигуна, здатного виробляти електричну енергію.
Функціонування вертикального вітряка
Ця система оснащена роторним валом, розташованим не горизонтально, а прямо. Основна перевага такої конструкції полягає в тому, що вільна енергія, одержувана з повітря, виробляється незалежно від якоїсь конкретної. Крім того, абсолютно необов'язково монтувати подібний механізм на відкритій ділянці, його на відміну горизонтального зразка можна встановити всередині будівлі.
Функціонують генератори для вітряка, обладнаного вертикально, дуже просто. Енергія, що надходить, перетворюється в електрику за рахунок обертових лопатей, які, у свою чергу, працюють завдяки роторному валу. При цьому напруга, що отримується, завжди можна не просто направити в житлове приміщення, але і підвести до конкретного обладнання або приладу.
Матеріали для збирання вітрогенератора
Комплектація такого саморобного пристрою не включає будь-які деталі, які важко дістати, як правило, всі елементи є у вільному доступі на ринку або в господарстві. Так, монтується механізм за допомогою наступних матеріалів:
- для вітряка 12 V;
- звичайний акумулятор тієї ж потужності;
- посуд, виготовлений з алюмінію або нержавіючої сталінаприклад, відро або велика каструля;
- реле автомобіля;
- вимикач у вигляді кнопки;
- спеціальний прилад для вимірювання напруги – вольтметр;
- дроти потрібної довжини;
- технічні інструменти – дриль, викрутка, кусачки;
- елементи кріплення у вигляді гайок, болтів і шайб.
Маючи в наявності всі вищезгадані матеріали, можна починати збирати горизонтальний або вертикальний вітряк.
Процес виготовлення
Якщо лопаті приладу будуть виготовлятися з відра, його слід розділити на 4 частини, дотримуючись пропорції майбутніх деталей, та був, не доходячи до кінця, вирізувати елементи спеціальними ножицями, призначеними для металу.
На дні та на шківі необхідно розмітити та просвердлити отвори для кріплення болтів. Важливо, щоб отримані отвори розташовувалися симетрично один одному, інакше, обертаючись, вітряк може нахилитися.
Після цього лопаті слід трохи відігнути. Генератори для вітряка можуть крутитися в різні боки, тому слід враховувати, в якому напрямку він рухається, щоб змістити в цей бік металеві частини. Кут згину безпосередньо впливає швидкість обертання.
Кріплення відра з підготовленими лопатями до шківа здійснюється за допомогою болтів.
Далі до системи підключається генератор. Правильно поєднавши всі дроти, можна досягти безперебійної роботиобладнання та забезпечити електрикою не тільки житлові приміщення, а й додаткові комунікації на кшталт охоронної сигналізації, відеоспостереження та ін.
Існують і інші варіанти збирання, де використовуються зовсім інші деталі, одна з яких - магніт для генератора вітряка. Але виріб, виготовлений з автомобільного акумулятора, є найпростішим у монтажі та експлуатації.
Як захистити вітрогенератор від урагану?
Трапляються випадки, коли застосування такого пристрою є вкрай небажаним. Особливо це стосується тих ситуацій, коли швидкість поривів вітру перевищує показник 8-9 м/с. У цьому випадку саморобний вирібпотребує певного захисту.
Під час негоди генератори для вітряка найкраще вкривати бічною лопатою. Такий механізм заслужив широку популярність серед споживачів завдяки простоті свого пристрою. Монтується ця лопата із стандартної профільної труби, що має переріз 20x40x2,5 мм та звичайного листа сталі, товщина якого не повинна перевищувати 1-2 мм.
Пружиною, яка утримує подібний елемент, може стати будь-який матеріал, виготовлений з вуглецевої сталі та оброблений цинком.
Встановивши таке захисний засіб, можна бути спокійним за цілісність генератора, тому що навіть найсильніший вітер не зможе завдати йому ніяких механічних пошкоджень. Стосується це і всієї конструкції виробу.
Правильний догляд за саморобним вітряком
Для того, щоб створене в домашніх умовах обладнання функціонувало нормально, слід керуватися наступними рекомендаціямиз його експлуатації:
- Через кілька тижнів після першого запуску вітрогенератора необхідно опустити і перевірити надійність усіх кріплень.
- Усі структурні частини генератора не рідше двох разів на рік обов'язково потрібно змащувати олією.
- Помітивши, що лопаті обертаються криво або тремтять, вітряк слід негайно опустити і відразу усунути всі несправності.
- Щітки приймача струму слід перевіряти не рідше ніж один раз на рік. Це дозволить уникнути можливих неприємностей, пов'язаних із замиканням у мережі.
- Фарбування структурних частин всього механізму можна виконувати один раз приблизно на 2-3 роки.
Таким чином, можна з упевненістю сказати, що набагато простіше та дешевше експлуатувати саме саморобні вітряки. Генератори, ціни на які є досить немаленькими, краще виготовляти вручну, ніж купувати дороге заводське обладнання. Важливо лише дотриматися всіх умов зборки, і тоді отриманий пристрій працюватиме довго і надійно.
Вітряні електрогенератори продовжують набирати своєї популярності. Ними найчастіше цікавляться люди, які проживають у сільській місцевостіі мають можливість встановлювати на своїх ділянках такі значні конструкції. Але, враховуючи високу вартість даного обладнаннядозволити собі його покупку може далеко не кожен. Давайте подивимося, як зробити вітрогенератор своїми руками та заощадити гроші на створенні власного альтернативного джерела електричної енергії.
Вітрогенератор – джерело електроенергії
Тарифи на комунальні послуги піднімаються щонайменше один раз на рік. А якщо придивитися, то деякі роки та ж електроенергія піднімається в ціні два рази – цифри в платіжних документах зростають як гриби після дощу. Звісно, це ударяє по кишені споживача, доходи якого показують настільки стійкого зростання. А реальні доходи, як свідчить статистика, показують тенденцію до падіння.
Ще нещодавно боротися зі зростанням тарифів на електроенергію можна було одним простим, але незаконним способом – за допомогою неодимового магніту. Цей виріб прикладався до корпусу витратоміра, внаслідок чого той зупинявся.Але користуватися даною методикою ми настійно не рекомендуємо – це небезпечно, незаконно, а штраф під час упіймання буде таким, що мало не здасться.
Схема була просто чудова, але згодом вона перестала працювати з таких причин:
Контрольні обходи, що почастішали, стали масово виявляти недобросовісних господарів.
- Почастішали контрольні обходи – будинками ходять представники контролюючих органів;
- На лічильники стали наклеюватися спеціальні стікери – під впливом магнітного поля вони темніють, викриваючи порушника;
- Лічильники стали несприйнятливими до магнітного поля – тут встановлюються електронні облікові вузли.
Тому люди почали приділяти увагу альтернативним джерелам електроенергії, наприклад вітрогенераторам.
Ще один спосіб викрити порушника, який краде електроенергію – провести експертизу рівня намагніченості лічильника, яка легко виявляє факти розкрадання.
Вітряки для дому стають звичним явищем у районах, де часто дмуть вітри. Вітровий електрогенератор використовує для вироблення електроенергії енергію вітрових потоків повітря. Для цього вони оснащуються лопатями, які рухають ротори генераторів. Отримана електроенергія перетворюється на постійний струм, після чого передається споживачам або запасається в акумуляторних батареях.
Вітрогенератори для приватного будинку, як саморобні, так і заводського складання, можуть бути основними або допоміжними джерелами електроенергії. Ось типовий прикладроботи допоміжного джерела – він гріє воду в бойлері або живить низьковольтні домашні світильники, тоді як решта побутової техніки працює від основної електромережі. Також можлива робота як основного джерела електрики в будинках, які не підключені до електричним мережам. Тут вони живлять:
- Люстри та світильники;
- Велику побутову техніку;
- Опалювальні прилади та багато іншого.
Відповідно, для того, щоб обігрівати своє житло, необхідно зробити або придбати вітряну електростанцію на 10 кВт – цього має вистачити на всі потреби.
Вітрова електростанція може живити як традиційні електроприлади, так і низьковольтні – вони працюють від 12 до 24 вольт. Вітряний генератор на 220 В виконується за схемою із застосуванням інверторних перетворювачів із накопиченням електроенергії в акумуляторах. Вітрогенератори на 12, 24 або 36 В простіше влаштовані - тут застосовуються простіші контролери заряду батарей зі стабілізаторами.
Саморобний вітрогенератор для дому та його особливості
Перш ніж ми розповімо, як зробити вітряк для отримання електрики, поговоримо про те, чому не можна скористатися заводською моделлю. Заводські вітрогенератори справді ефективніше своїх саморобних аналогів. Все, що можна зробити на виробництві, буде надійніше за те, що можна зробити в кустарних умовах.Це правило працює і щодо вітрогенераторів.
Самостійне виготовлення вітрогенератора вигідне своєю дешевизною. Заводські зразки потужністю від 3 кВт до 5 кВт коштуватимуть 150-220 тис. рублів, залежно від виробника. Настільки висока цінаі пояснює недоступність магазинних моделей для більшості споживачів, адже вона впливає і на термін окупності - у деяких випадках він досягає 10-12 років, хоча деякі моделі відбивають себе набагато раніше.
Заводські вітряні електростанції для будинку більш надійні та рідше ламаються. Проте кожна поломка може призвести до гігантських витрат на запасні вузли. Що стосується саморобок, то їх легко відремонтувати самостійно, оскільки вони збираються з підручних матеріалів. Цим і виправдовується далеко не найдосконаліша конструкція.
Так, зробити вітрогенератор на 30 кВт своїми руками буде дуже складно, але будь-яка людина, яка вміє працювати з інструментами, зможе зібрати маленький вітряк невеликої потужності та забезпечити себе необхідною кількістюелектроенергії.
Схема саморобного вітрогенератора – основні вузли.
Зробити саморобний вітрогенератор у домашніх умовах порівняно легко. Нижче ви можете побачити просте креслення, що пояснює розташування окремих вузлів. Відповідно до цього креслення, нам необхідно зробити або підготувати такі вузли:
Схема саморобного вітряка.
- Лопаті – вони можуть бути виготовлені з різних матеріалів;
- Генератор для вітрогенератора – можна придбати готовий чи зробити самостійно;
- Хвостова частина - направляє лопаті у напрямку вітру, дозволяючи досягти максимального ККД;
- Мультиплікатор – підвищує оберти обертання валу (ротора) генератора;
- Кріпильна щогла - на ній утримуватимуться всі вищезгадані вузли;
- Натяжні троси – утримують всю конструкцію та не дають впасти від поривів вітру;
- Контролер заряду, акумулятори та інвертор – забезпечують перетворення, стабілізацію та накопичення отриманої електроенергії.
Ми спробуємо зробити з вами звичайний роторний вітрогенератор.
Покрокова інструкція зі збирання вітрогенератора
Зробити вітряк з пластикових пляшокзможе навіть дитина. Він весело обертатиметься під подихом вітру, видаючи шум. Існує величезна кількість різних схем будівництва таких вітряків, в яких вісь обертання може розташовуватися як вертикально, так і горизонтально. Електрики такі штуки не дають, зате чудово розганяють кротів на присадибних ділянках, які шкодять рослинам і всюди риють свої норки
Саморобний вітрогенератор для будинку чимось схожий на такий ось пляшковий вітряк. Тільки розмірами він більший, та й конструкцією серйознішою. Але якщо приробити до такого вітрячка невеликий моторчик, то він зможе стати джерелом електроенергії і навіть запитати якусь електричну штуку, наприклад, світлодіод – на більшу його потужність не вистачить. Глянувши на схему такої "іграшки", ви зможете зрозуміти, як зробити повноцінний вітрогенератор.
Робимо генератор для вітряка
Для того, щоб зібрати вітряну електростанцію, нам знадобиться генератор, причому з самостійним збудженням. Іншими словами, в його конструкції повинні бути магніти, що наводять електроенергію в обмотках. Саме так улаштовані деякі електродвигуни, наприклад, у шуруповертах. Але зробити пристойний вітрогенератор із шуруповерта не вийде – потужність буде просто смішною, вистачить максимум на роботу невеликої світлодіодної лампи.
Зробити вітряну електростанцію з автогенератора теж не вийде - тут використовується обмотка збудження, що живиться від акумулятора, тому він не підходить. З побутового вентилятора в нас вийде зробити хіба що ляк для птахів, що атакують город.Тому потрібно пошукати нормальний самозбуджувальний генератор потрібної потужності. А ще краще витратитись і придбати покупну модель.
Генератор дійсно вигідніше купити, ніж зробити – ККД заводського зразка буде вищим, ніж у саморобки.
Давайте подивимося, як зробити генератор для нашого вітряка своїми руками.
Його максимальна потужністьскладає 3-3,5 кВт. Для цього нам знадобляться:
- Статор – він виготовляється із двох шматків. листового металу, розкроєних у формі кіл діаметром 500 мм. На кожне коло по краю (трохи відступивши від краю) наклеюються 12 неодимових магнітів діаметром 50 мм. Їхні полюси повинні чергуватись. Аналогічним чином готуємо друге коло, але тільки полюси тут повинні розташовуватися зі зсувом;
- Ротор - він є конструкцією з 9 котушок, намотаних мідним проводом діаметром 3 мм в лаковій ізоляції. У кожній котушці робимо по 70 витків, хоча у деяких джерелах рекомендується робити по 90 витків. Для розміщення котушок необхідно зробити основу із немагнітного матеріалу;
- Ось – її потрібно зробити точно по центру ротора. Причому биття не повинно бути, конструкцію потрібно ретельно відцентрувати, інакше її швидко розіб'є вітром.
Розміщуємо статори та ротор – сам ротор обертається між статорами. Між цими елементами витримується відстань 2 мм. Всі обмотки ми з'єднуємо за наведеною нижче схемою, щоб у нас вийшло однофазне джерело змінного струму.
Виготовляємо лопаті
У цьому огляді ми робимо досить потужний вітрогенератор - його потужність складе до 3-3,5 кВт за сильного вітру або до 1,5 або 2 кВт за вітру середньої сили. Причому він буде досить безшумним, на відміну від генераторів на електродвигунах. Далі потрібно подумати про розташування лопатей. Ми з вами задумали зробити простий трилопатевий горизонтальний вітрогенератор.Можна було б подумати і над вертикальним вітрогенератором, але в цьому випадку коефіцієнт використання енергії вітру буде нижчим – у середньому 0,3.
Якщо зробити вертикальний вітрогенератор, то він матиме лише одну перевагу – він зможе працювати за будь-якого напрямку вітру.
У домашніх умовах найпростіше зробити прості лопаті. Для їх виготовлення можна використовувати різні матеріали:
- Дерево – правда, згодом воно може потріскатися та розсохнутись;
- Поліпропілен – цей вид пластику підходить для малопотужних генераторів;
- Метал – надійний та довговічний матеріал, З якого можна зробити лопаті будь-якого розміру (добре підходить дюралюміній, що використовується в авіації).
Прикинути діаметр лопатей допоможе невелика таблиця. Уточніть зразкову швидкість вітру у вашій місцевій та дізнайтеся, якого діаметру потрібно зробити лопаті для вітрогенератора.
Зробити лопаті для вітрогенератора не так вже й складно. Набагато складніше зробити так, щоб вся наша конструкція вийшла збалансованою - інакше її швидко розіб'ють сильні пориви вітру. Балансування виконується шляхом корекції довжини лопатей. Після цього поєднуємо лопаті з ротором нашого вітрогенератора та встановлюємо конструкцію на монтажному майданчику, до якої кріпиться хвостова частина.
Запуск та перевірка
Найголовніше надалі – вибрати правильне місцедля встановлення щогли. Вона повинна розташовуватися вертикально. Генератор з лопатями розміщується якомога вище, де вітер сильніший. Простежте, щоб поряд не було лісопосадок, окремо стоять дерев, будинків і великих споруд, що загороджують повітряні потоки – за наявності будь-яких перешкод розмістіть вітрогенератор на відстані від них.
Як тільки вітрогенератор почне рухатися, необхідно зробити наступне – підключити до відведення генератора мультиметр і перевірити наявність напруги. Тепер система готова до повноцінної експлуатації, залишається лише визначитися, яка напруга подаватиметься до будинку і як це відбуватиметься.
Підключення споживачів
У нас уже вдалося зробити малошумний вітряк, причому досить потужний. Настав час підключити до нього електроніку. Збираючи вітрогенератори своїми руками на 220В, потрібно подбати про придбання інверторних перетворювачів. ККД даних приладів досягає 99%, тому втрати на перетворенні постійного струму, що подається, в змінний струм з напругою 220 Вольт будуть мінімальними. Разом у системі будуть три додаткові вузли:
- Блок акумуляторів - накопичує надлишки генерованої електроенергії про запас. Ці надлишки використовуються для харчування споживачів у періоди безвітря або у моменти, коли він дме дуже слабко;
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 приватна садиба, Потрібна досить потужна і дорога установка.
Вітряний генератор для будинку
Якщо зробити невеликий вітрогенератор, за допомогою електричного струму можна підігрівати воду або використовувати для частини освітлення, наприклад, господарських будівель, садових доріжок та ганку. Підігрів води для господарських потреб чи опалення – це найпростіший варіантвикористання 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 батарея не 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:
- невеликий мотор від старого принтера, дисководу чи сканера;
- 8 діодів типу 1N4007 для двох випрямляючих мостів;
- конденсатор ємністю 1000 мкФ;
- труба ПВХ та пластикові деталі;
- 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 можна було використовувати як джерело постійного струму, порядку 6А для зарядки АКБ на 12 В.
Механічна частина
Лопаті роблять з 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 більш міцні 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, спочатку 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 з 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 генератораабо стартера, де потрібне передатне відношення щонайменше 1:25.
Лопаті доцільно виготовляти з алюмінієвого листарозміром 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 магнітахіз 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– це 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 ККДза рахунок складної кривизни лопат, 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.
Вітер, як нескінченне джерело енергії, знаходить все більшого поширення. Особливою популярністю таке джерело альтернативної енергіїкористується у віддалених регіонах (наприклад, Тайзі), на полярних станціях. Крім того, все частіше побутові вітрогенератори виготовляють заміські жителі. Які види вітряків існують і як зібрати пристрій для перетворення вітрової енергії своїми руками читайте нижче.
Вітрова генерація – це здатність отримувати електроенергію з енергії вітру. Вітрогенератор - це, по суті, сонячний генератор: вітри утворюються через нерівномірного прогрівуповерхні Землі сонцем, обертання планети та її рельєфу. Генератори використовують рух повітряних масі перетворюють їх у електрику у вигляді механічної енергії.
В середньому, один вітряк на 20 кВт може забезпечити електроенергією одне невелике селище.
На основі принципу вітрогенерації може бути побудована як ціла електростанція, так і зведені автономні пристроїзадля забезпечення електрикою окремих районів і навіть будинків. На сьогодні, 45% усієї енергії виробляється за допомогою вітряних генераторів. Найбільша вітроелектростанція знаходиться в Німеччині, і щороку виробляє до 7 млн. кВт енергії на годину. Тому все частіше власники заміських будинківу далеких регіонах та селах замислюються про використання вітрової енергії з побутовою метою. При цьому вітряки можуть використовуватися як єдиний, так і .
Вітряний генератор: принцип роботи, види пристроїв
Більшість вітряків є сталевою вежею – щоглою, на вершині якої закріплено три лопаті. Сучасний побутовий вітровик на 5 kw другої величини може легко генерувати до 5000 Вт електроенергії. Цього цілком вистачає задля забезпечення електрикою житлового будинку, дачі. Аксіальний генератор видає до 500 Вт/год. Найпотужніший у світі вітряний генератор – 8 МВт.
Сучасна вітротурбіна може мати:
- Горизонтальну вісь обертання;
- Вертикальну вісь обертання.
Горизонтальний вітровик має вісь, яка обертається паралельно землі (як звичайний млин). Вертикальні вітрогенератори можуть мати як лопаті, так і ротори, які рухаються паралельно до землі.
Енергозберігаючі труби просто незамінні. Вони дозволяють зберігати енергію і ваш бюджет. Повна інформаціяу нашій статті:
Ротори можуть відрізнятися за формою та розмірами, і поділяються на:
- Пристрої Савоніуса (ротори виконані у вигляді напівциліндрів);
- Ротори Угринського (покращені ротори напівцілендрієського типу);
- Ротори Дар'ї (можуть бути гвинтоподібні, вигнуті та Н-подібні);
- Багатолопатеві вітрогенератори (використовуються у вітряках карусельного типу);
- Гелікоїдні ротори (мають конусний ротор).
Часто вертикальні вітрогенератори юла-подібні (прикладом може бути роторний вітрогенератор “Чінгісхан”). Найбільш ефективним пристроєм своєї групи вважається багатолопатева конструкція типу дзига.
Саморобний вітрогенератор: переваги та недоліки
Встановлення вітряка може знадобитися в тому випадку, якщо до вашої ділянки не підведено електрику, в мережі електропередач постійно виникають перебої або ви хочете заощадити на оплаті електроенергії. Вітряк можна придбати, а можна виготовити самотужки.
Саморобний вітрогенератор має такі переваги:
- Він дозволяє заощадити кошти на покупку заводського пристрою, адже виготовлення найчастіше виготовляється з підручних деталей;
- Ідеально підходить під ваші потреби та умови експлуатації, адже потужність пристрою ви розраховуєте самостійно, враховуючи щільність та силу вітру у вашому регіоні;
- Краще гармонує з оформленням будинку та ландшафтним дизайномадже зовнішній вигляд вітряка залежить тільки від вашої фантазії та умінь.
До недоліків саморобних пристроїв можна віднести їхню ненадійність і недовговічність: часто саморобки роблять із старих двигунів від побутових приладіві машин, тому вони швидко виходять із ладу. Разом з тим, щоб вітродвигун був ефективним, необхідно правильно зробити розрахунок потужності пристрою.
Як зробити вітряк своїми руками
Для того, щоб зробити вітряний генератор своїми руками, слід точно знати, які деталі в його конструкції існують, і за що вони відповідають. Так можна буде зрозуміти, чим замінити деякі деталі, які важко знайти в домашніх умовах.
Будь-яка вітроустановка має у своїй конструкції:
- Лопаті, що обертаються;
- Виробляє змінний струм електрогенератор;
- Контролер – пристрій, який перетворює механічну енергіювід лопат у струм;
- Інвертор - пристрій, який перетворює постійний струм на змінний;
- Акумуляторні батареї;
- Щогла.
Простий маленький вітрячок можна виготовити, взявши за основу вентилятор побутовий. Деякі умільці пристосовують під міні-вітер старий комп'ютерний кулер. Щоправда потужність такого вітродуйка не перевищуватиме і 100 Вт. Коли для енергопостачання невеликих будинків середнього розміру потрібен вітрогенератор з потужністю в 5 кВт, а для комерційних об'єктів - в 10 кВт.
Електрогенератор своїми руками: розрахунок потужності пристрою
Виготовлення будь-якого вітряка для приватного використання починається з підготовчого етапу- Розрахунки потужності пристрою. Так, наприклад, для роботи водяного опалення потрібно буде встановити вітряк заввишки не менше ніж 5-6 метрів. При цьому використовувати для обігріву лише енергію вітру не вийде: швидкість вітру досить мінлива. А ось як додаткове джерело, яке дозволить заощадити кошти, використовувати вітер можна.
Для цього можна скористатися численними формулами, що представлені в мережі. Найбільш простим рішеннямбуде використовувати калькулятор, який розраховує силу вітру самостійно. Вам при цьому потрібно буде лише вбити в програму потрібні значення. Найчастіше це: площа, на яку дме вітер, щільність та швидкість вітру.
Дізнатися середню швидкість повітряних мас у своєму регіоні, можна звернувшись до метеослужби.
Крім того, для роботи знадобиться електрична схемавітряка, докладні креслення конструкції, які можна намалювати на звичайному аркуші паперу або візуалізувати за допомогою комп'ютерної програмидля тривимірного моделювання.
Який вибрати генератор для вітряка
Побутові вітряки мають бути малошумні. Тому краще використовувати як генератор для вітроустановок малооборотний (тихохідний) двигун. Такий двигун здатний здійснювати від 350 до 700 обертів за хвилину. Крім того, низькооборотний двигун можна використовувати навіть на однолопатевому вітряку. Також малооборотний генератор можна робити з крокового двигуна.
Щоб підвищити оберти вітряка, можна використовувати мультиплікатор: він дозволить прискорити обертання лопатей у 5-10 разів.
Особливою популярністю користуються дискові двигуни на неодимових магнітах. Магніти, при цьому, можуть бути різних розміріві, відповідно, потужності. Виготовляється такий генератор досить просто, але його собівартість досить висока.
Для того, щоб запустити пропелер, можна використовувати педальний велогенератор.
Багато хто робить малопотужний генератор з бензогенератора, автомобільного або тракторного генератора, акумулятора від шуруповерта. При цьому слід враховувати, що на конструкцію з генератором з тракторного та автогенератора потрібно буде встановити редуктор, що знижує оберти.
Вітрогенератори своїми руками на 220
Для того, щоб зібрати вітровловлювач нам знадобляться: генератор на 12 вольт, акумуляторні батареї, перетворювач з 12 v на 220 в, вольтметр, мідні дроти, кріплення (хомути, болти, гайки)
Виготовлення будь-якого вітряка передбачає наявність таких етапів як:
- Виготовлення лопатей. Лопаті вертикального вітрогенератораможна зробити із бочки. Нарізати деталі можна за допомогою болгарки. Гвинт для невеликого вітряка можна виготовити з труби ПВХз перетином 160 мм.
- Виготовлення щогли. Щогла має бути висотою не менше 6 метрів. При цьому, для того, щоб зусилля, що крутить, не зірвало щоглу, її необхідно закріпити її на 4 розтяжки. Кожну розтяжку, при цьому, потрібно намотати на колоду, яку слід закопати глибоко в землю.
- Встановлення неодимових магнітів. Магніти наклеюються на диск ротора. Краще вибирати прямокутні магніти, магнітні поляу яких зосереджуються по всій поверхні.
- Намотування котушок генератора. Намотування виконується мідною ниткою з діаметром не менше двох мм. При цьому мотків має бути не більше 1200.
- Фіксація лопат до труби за допомогою гайок.
За наявності потужних акумуляторних батарейта інвертора, отриманий пристрій зможе виробити таку кількість електрики, якої буде достатньо для використання побутової техніки(наприклад, холодильника та телевізора). Відмінно підійде такий генератор для підтримки роботи систем освітлення, опалення та вентиляції невеликого. дачного будиночка, теплиці.
Вітряки своїми руками 5 кВт (відео)
Вітроустановка – це безпечне, сучасний пристрійщо дозволяє трансформувати енергію вітру в електрику, необхідну для роботи побутових приладів, систем опалення, водопостачання, вентиляції. Провівши невеликі розрахунки, можна побудувати вітрогенератор без професійної допомоги. Допомогти в цьому зможе представлена вище докладна інструкція, картинки та рекомендації щодо вибору комплектуючих!
Приклади вітряків (фото)
Найчастіше у власників приватних будинків виникає ідея про реалізацію системи резервного електроживлення. Найбільш простий і доступний спосіб— це, природно, або генератор, проте багато людей звертають свій погляд на більш складні способиперетворення так званої дарової енергії (випромінювання, енергії поточної води або вітру) на .
Кожен із цих способів має свої переваги та недоліки. Якщо з використанням течії води (міні-ГЕС) все зрозуміло — це доступно лише в безпосередній близькості від досить поточної річки, то сонячне світлоабо вітер можна використовувати практично скрізь. Обидва ці методи матимуть і загальний мінус — якщо водяна турбінаможе працювати цілодобово, то сонячна батарея або вітрогенератор ефективні лише деякий час, що робить необхідним включення акумуляторів до структури домашньої електромережі.
Оскільки умови в Росії (мала тривалість світлового дня більшу частину року, часті опади) роблять застосування сонячних батарейнеефективним при їх сучасній вартості та ККД, найбільш вигідним стає конструювання вітрового генератора . Розглянемо його принцип дії та можливі варіантиконструкції.
Оскільки жодне саморобний пристрійне схоже на інше, ця стаття - не покрокова інструкція а опис базових основ конструювання вітрогенератора.Загальний принцип роботи
Основним робочим органом вітрогенератора є лопаті, які обертають вітер. Залежно від розташування осі обертання вітрогенератори поділяються на горизонтальні та вертикальні:
- Горизонтальні вітрогенераторинайбільш поширені. Їхні лопаті мають конструкцію, аналогічну пропелеру літака: у першому наближенні це — похилі щодо площини обертання пластини, які перетворюють частину навантаження від тиску вітру на обертання. Важливою особливістюгоризонтального вітрогенератора є необхідність забезпечення повороту лопатевого вузла у напрямку вітру, оскільки максимальна ефективністьзабезпечується при перпендикулярності напряму вітру до площини обертання.
- Лопаті вертикального вітрогенераторамають опукло-увігнуту форму. Так як обтічність опуклої сторони більша, ніж увігнутою, такий вітрогенератор завжди обертається в одному напрямку незалежно від напрямку вітру, що робить непотрібним поворотний механізм на відміну від горизонтальних вітряків. Разом з тим, за рахунок того, що будь-якої миті часу корисну роботувиконує лише частину лопатей, інші лише протидіють обертанню, ККД вертикального вітряка значно нижче, ніж горизонтальногоЯкщо для трилопатевого горизонтального вітрогенератора цей показник доходить до 45%, то у вертикального не перевищить 25%.
Оскільки середня швидкість вітрів у Росії невелика, навіть великий вітряк більшу частину часу обертатиметься досить повільно. Для забезпечення достатньої потужностіелектроживлення повинен з'єднуватися з генератором через редуктор, що підвищує, ремінний або шестерний. У горизонтальному вітрякублок лопаті-редуктор-генератор встановлюється на поворотній головці, яка дає їм можливість йти за напрямом вітру. Важливо врахувати, що поворотна головка повинна мати обмежувач, що не дає їй зробити повний оборот, так як інакше проводка від генератора буде обірвана (варіант з використанням контактних шайб, що дозволяють голівці вільно обертатися більш складний). Для забезпечення повороту вітрогенератор доповнюється спрямованим уздовж осі обертання робочим флюгером.
Найбільш поширений матеріал для лопатей – це ПВХ-труби. великого діаметра, що розрізаються вздовж. По краю до них приклепуються металеві пластини, приварені до маточини лопатевого вузла. Креслення такого роду лопат найбільш широко поширені в Інтернеті.
На відео розповідається про вітрогенератор, виготовлений своїми руками
Розрахунок лопатевого вітрогенератора
Оскільки ми вже з'ясували, що горизонтальний вітрогенератор є значно ефективнішим, розглянемо розрахунок саме його конструкції.
Енергія вітру може бути визначена за формулою
P=0.6*S*V³, де S — це площа кола, що описується кінцями лопатей гвинта (площа кидання), виражена в квадратних метрах, а V — розрахункова швидкість вітру в метрах за секунду. Також потрібно враховувати ККД самого вітряка, який для трилопатевої горизонтальної схеми складе в середньому 40%, а також ККД генераторної установки, що становить на піку 80% токошвидкісної характеристики для генератора з збудженням від постійних магнітів і 60% - для генератора з обмоткою збудження. Ще в середньому 20% потужності витратить редуктор, що підвищує (мультиплікатор). Таким чином, остаточний розрахунок радіусу вітряка (тобто довжини його лопаті) для заданої потужності генератора на постійних магнітах виглядає так:
R=√(P/(0.483*V³))
Приклад: Приймемо необхідну потужність вітроелектростанції 500 Вт, а середню швидкість вітру - 2 м/с. Тоді за нашою формулою нам доведеться використовувати лопаті завдовжки щонайменше 11 метрів. Як бачите, навіть така невелика потужність вимагатиме створення вітрогенератора колосальних габаритів. Для більш-менш раціональних в умовах виготовлення своїми руками конструкцій з довжиною лопаті не більше півтора метра вітрогенератор зможе видавати лише 80-90 ват потужності навіть на сильному вітрі.
Недостатньо потужності? Насправді все трохи інакше, оскільки насправді навантаження вітрогенератора живлять акумулятори, вітряк лише заряджає їх у міру своїх можливостей. Отже, потужність вітроустановки визначає періодичність, з якою зможе здійснювати подачу енергії.
