Вітрогенератор з. Вертикальний вітрогенератор своїми руками. Переваги та недоліки такої моделі

Діяльність як окремих людей, так і всього сучасного людства практично неможлива без електроенергії. На жаль, обсяг споживання нафти і газу, вугілля і торфу, що швидко збільшується, веде до зменшення запасів цих ресурсів на планеті. Що ж можна зробити, поки все це ще є у землян? Згідно з висновками фахівців, саме розвитком енергетичних комплексів можна вирішити проблеми світових економічних та фінансових криз. Тому найактуальнішими стають пошук та використання безпаливних джерел енергії.

Відновлювана, екологічна, «зелена»

Можливо, не варто нагадувати, що все нове – це добре забуте старе. Силу течії річки та швидкість вітру люди навчилися застосовувати для отримання механічної енергії дуже давно. Сонце нагріває воду і рухає автомобілі, живить космічні кораблі. Колеса, встановлені в руслах струмків і невеликих річок, подавали воду на поля ще в середні віки. Одна могла забезпечити мукою кілька навколишніх сіл.

Зараз нас цікавить просте питання: як забезпечити своє житло дешевим світлом і теплом, як зробити вітряк своїми руками? 5 кВт-ної потужності або трохи менше, головне, щоб можна було забезпечити своє житло струмом для роботи електроприладів.

Цікаво, що у світі існує класифікація будівель за рівнем ресурсоефективності:

• звичайні, збудовані до 1980-1995 рр.;
• з низьким та ультранизким рівнем енергоспоживання - до 45-90 кВч на 1 кВ/м;
• пасивні та енергонезалежні, які отримують струм із відновлюваних джерел (наприклад, встановивши вітрогенератор роторний (5 кВт) своїми руками або систему сонячних панелей, можна вирішити це завдання);
• енергоактивні будівлі, що виробляють електрики більше, ніж їм потрібно, одержують гроші, віддаючи її через мережу іншим споживачам.

Виходить, що власні, домашні міні-станції, встановлені на дахах та дворах, можуть згодом скласти своєрідну конкуренцію великим постачальникам струму. Та й уряди різних країн всіляко заохочують створення та активне використання

Як визначити рентабельність власної електростанції

Дослідники довели, що резервні можливості вітрів набагато більше за всі накопичені багатовікові паливні запаси. Серед способів отримання енергії з відновлюваних джерел вітрякам відведено особливе місце, оскільки їх виготовлення простіше, ніж створення панелей, що сонцеуловлюють. По суті вітрогенератор на 5 кВт своїми руками можна зібрати, маючи потрібні складові, серед яких магніти, мідний дріт, фанера і метал для лопатей.

Знавці стверджують, що продуктивною і, відповідно, вигідною може стати конструкція не лише правильної форми, а й побудована у правильному місці. Це означає, що необхідно враховувати наявність, сталість і навіть швидкість повітряних потоків у кожному окремому випадку і навіть у конкретному регіоні. Якщо в місцевості періодично наступають штили, спокійні та безвітряні дні, пристрій щогли з генератором не принесе користі.

Перш ніж починати робити вітряк своїми руками (5 кВт), необхідно продумати його модель та вигляд. Не варто чекати від слабкої конструкції великого виходу енергії. І навпаки, коли потрібно запитати лише пару лампочок на дачі, немає сенсу будувати величезний вітряк своїми руками. 5 кВт – потужність, достатня для забезпечення електроенергією практично всієї системи освітлення та домашніх приладів. Буде постійний вітер – буде й світло.

Як зробити вітрогенератор своїми руками: послідовність дій

На вибраному для високої щогли місці зміцнюють сам вітряк із приєднаним до нього генератором. Енергія, що виробляється, по проводах надходить до потрібного приміщення. Вважається, що чим вища конструкція щогли, більший діаметр вітряного колеса і сильніший повітряний потік, тим вищий ККД всього пристрою. Насправді все не зовсім так:

• наприклад, сильний ураган може запросто поламати лопаті;
• деякі моделі можна встановити на даху звичайного будинку;
• правильно обрана турбіна легко запускається і добре працює навіть при вітрі з дуже слабкою швидкістю.

Основні види вітряків

Класичними вважаються конструкції з горизонтальним розміщенням осі обертання ротора. Зазвичай вони мають 2-3 лопаті та встановлюються на великій висоті від землі. Найбільша ефективність такої установки проявляється при постійному напрямку та його швидкості 10 м/с. Істотним недоліком цієї лопатевої конструкції є збій обертання лопатей при мінливому, рвучкому Це призводить або до непродуктивної роботи, або до руйнування всієї установки. Щоб запустити такий генератор після зупинки, необхідне примусове початкове розкручування лопатей. Крім того, при активному обертанні лопаті видають специфічні, неприємні людському вуху звуки.

Вертикальний вітрогенератор («Дзиґа» 5 кВт або інший) має інше розміщення ротора. Н-подібними чи бочкоподібними турбінами захоплюється вітер будь-якого напрямку. Ці конструкції мають менші розміри, запускаються навіть за найслабших повітряних потоків (при 1,5-3 м/с), не вимагають високих щоглів, їх можна використовувати навіть у міських умовах. Крім того, номінальної потужності вітряки, які своїми руками (5 кВт - це реально) зібрані, досягають при вітрі в 3-4 м/с.

Вітрила не на кораблях, а на суші

Одним із популярних напрямків у вітроенергетиці зараз стало створення горизонтального генератора з м'якими лопатями. Основною відмінністю є як матеріал виготовлення, так і сама форма: створені вітряки своїми руками (5 кВт, вітрильний тип) мають 4-6 трикутних лопатей. До того ж, на відміну традиційних конструкцій, їх перетин збільшується у бік від центру до периферії. Ця особливість дозволяє не тільки "зловити" слабкий вітер, але й уникнути втрат при ураганному повітряному потоці.

Плюсами вітрильників можна назвати такі показники:

• велика потужність при повільному обертанні;
• самостійне орієнтування та підстроювання під будь-який вітер;
• висока флюгерність та мала інерція;
• відсутність необхідності примусового розкручування колеса;
• абсолютно беззвучне обертання навіть за великих обертів;
• відсутність вібрацій та звукових обурень;
• відносна дешевизна конструкції.

Вітряки своїми руками

5 кВт необхідної електроенергії можна отримати кількома способами:

• побудувати найпростішу роторну конструкцію;
• зібрати комплекс із декількох послідовно розташованих на одній осі вітрильних коліс;
• використовувати аксильну конструкцію з неодимовими магнітами.

Важливо пам'ятати, що потужність вітряного колеса пропорційна добутку кубічного значення швидкості вітру на площу турбіни, що омітається. Як зробити вітрогенератор на 5 кВт? Інструкція далі.

За основу можна взяти автомобільну маточину та гальмівні диски. 32 магніти (25 на 8 мм) розташовують паралельно по колу на майбутніх дисках ротора (рухомої частини генератора) на кожен диск по 16 штук, причому плюси обов'язково чергують з мінусами. У протилежних магнітів мають бути різні значення полюсів. Після розмітки та розміщення все, що знаходиться на колі, заливають епоксидкою.

Котушки мідного дроту розташовують на статорі. Їхня кількість повинна бути меншою, ніж число магнітів, тобто 12. Попередньо всі дроти виводять і з'єднують між собою зіркою або трикутником, потім теж заливають епоксидним клеєм. Рекомендується перед заливкою вставити всередину котушок шматочки пластиліну. Після затвердіння смоли та їх вилучення залишаться отвори, які потрібні для вентиляції та охолодження статора.

Як усе це працює

Диски ротора, обертаючись щодо статора, утворюють магнітне поле, і в котушках виникає електрострум. А вітряк, приєднаний за допомогою системи шківів, потрібний для того, щоб рухати ці частини робочої конструкції. Як зробити вітрогенератор своїми руками? Деякі починають виготовлення власної електростанції зі збирання генератора. Інші - зі створення лопатевої обертової частини.

Вал від вітряка зчіплюють з'єднанням з одним з дисків ротора. На сильний підшипник ставиться нижній другий диск з магнітами. Статор розташовують посередині. Всі частини кріпляться до фанерного кола за допомогою довгих болтів та фіксуються гайками. Між усіма «млинцями» обов'язково залишають мінімальні зазори для вільного обертання дисків ротора. У результаті виходить 3-фазний генератор.

«Бочка»

Залишилося виготовити вітряки. Своїми руками 5 кВт-ву конструкцію, що обертається, можна зробити з 3 кіл фанери і листа найтоншого і легкого дюралю. Металеві прямокутні крила кріпляться до фанери болтиками та куточками. Попередньо в кожній площині кола видовбані направляючі канавки у формі хвилі, в які вставляються листи. Двоповерховий ротор, що вийшов, має 4 хвилястих лопаті, прикріплені один до одного під прямим кутом. Тобто між кожними двома скріпленими маточками фанерними млинцями розташовані по 2 вигнуті у формі хвилі алюмінієві лопаті.

Дана конструкція насаджена по центру на сталеву шпильку, яка і буде передавати крутний момент генератору. Вітряки, своїми руками (5 кВт) створені, такої конструкції важать приблизно 16-18 кг при висоті 160-170 см та діаметрі основи 80-90 см.

Що потрібно врахувати

Вітряк-«бочку» можна встановити навіть на даху будівлі, хоча цілком достатньо вишки заввишки 3-4 метри. Однак обов'язково необхідно захистити від природних опадів корпус генератора. Також рекомендується встановити акумуляторний накопичувач енергії.

Для отримання з постійного 3-фазного змінного струму обов'язково в схему потрібно включити і перетворювач.

При достатній кількості вітряних днів у регіоні вітряк, своїми руками (5 кВт) зібраний, може забезпечити струмом не лише телевізор та лампочки, а й систему відеоспостереження, кондиціонер, холодильник та іншу електротехніку.

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.

Вітровий 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 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 є сенс застосовувати невеликі саморобні вітрогенератори не більше ніж на 12 вольт, щоб висвітлювати дачу світлодіодними світильниками або 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 потрібна 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, що 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 кількість витків складає 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 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 у вертикальну трубу щогли. 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 вітрогенератором можна 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 струм при 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 нижче, де вказані 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. На подвір'ї приватного будинку можна встановити промисловий вітродвигун, 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.

Час читання ≈ 4 хвилини

Істотно зменшити рахунки за електрику та забезпечити себе резервним джерелом енергії на дачі можна, зробивши вітрогенератор своїми руками.

Купівля готового вітряного генератора економічно виправдана, тільки якщо немає можливості підключення до електромереж. Вартість обладнання та його технічне обслуговування найчастіше виявляється вищою, ніж ціна кіловат, які ви купите у енергозбутової компанії протягом найближчих років. Хоча, якщо порівнювати з використанням бензинових чи дизельних генераторів невеликої потужності, тут екологічне джерело енергії виграє за вартістю обслуговування, рівнем шуму, відсутністю шкідливих вихлопів. Тимчасову відсутність вітру можна компенсувати за допомогою акумуляторів з перетворювачем напруги.

Вітрогенератор, зібраний з використанням деяких деталей, зроблених своїми руками, може виявитися в кілька разів дешевшим за готовий комплект. Якщо ви серйозно вирішили зробити свій заміський будинок енергонезалежним, при цьому не хочете нікому переплачувати саморобний вітрогенератор правильне рішення.

Потужність вітрогенератора

Перш ніж приступати до роботи, треба визначитися, чи є реальна необхідність у потужному вітрогенераторі, наприклад, для приготування їжі, використання електроінструменту, нагрівання води або опалення. Може вам достатньо підключити освітлення, невеликий холодильник, телевізор, підзарядити телефон? У першому випадку вам потрібен вітряк потужністю від 2 до 6 кВт, а в другому можна обмежитися в 1-1,5 кВт.

Також існують горизонтальні та вертикальні вітрогенератори. При вертикальному розташуванні осі можна використовувати лопаті найрізноманітнішої форми, це можуть бути плоскі або вигнуті листи металу, що обертаються на подовжувачах. Існує варіант з однією скрученою лопатою. Сам генератор розташовується біля землі. Оскільки обороти лопатей невисокі, двигун має велику масу і, відповідно, вартість. Перевагою вертикальної конструкції є простота та можливість роботи при слабкому вітрі.

У цьому огляді буде розглянуто питання, як зробити горизонтальний вітрогенератор своїми руками. Для нього можна використовувати різні типи доступних генераторів та перероблені електродвигуни.

Конструкція вітрогенератора на 220В:

1. Електрогенератор промислового виробництва.
2. Лопаті для вітрогенератора та поворотний механізм на щоглі.
3. Схема керування зарядженням акумулятора.
4. З'єднувальні дроти.
5. Настановна щогла.
6. Розтяжки.

Ми будемо використовувати двигун постійного струму від бігової доріжки, він має параметри: 260V, 5A. Ефект генератора ми отримаємо з допомогою оборотності магнітних полів даного типу електродвигунів.

Необхідні матеріали та комплектуючі

Всі деталі ви легко знайдете у господарських чи будівельних магазинах. Нам потрібно:

• нарізна втулка необхідного розміру;
• діодний міст, розрахований на струм 30-50A;
• ПВХ трубка.

Хвостовик та корпус вітряка можна зробити з наступних матеріалів:

• Сталева профільна труба 25 мм;
• Маскуючий фланець;
• Патрубки;
• Болти;
• Шайби;
• Самонарізи;
• Скотч.

Складання вітряного генератора згідно креслень

Лопаті вітряка можна виготовити з дюралю за наведеними кресленнями. Деталь треба якісно зашкурити, при цьому передню кромку зробити закругленою, а задню заточити. Для хвостовика підійде шматок жерсті достатньої твердості.

До електродвигуна закріплюємо втулку, а на її корпусі висвердлюємо три отвори на рівній відстані один від одного. У них треба нарізати різьблення під болти.

Трубку ПВХ розріжемо вздовж, і будемо використовувати як ущільнювач між квадратною трубою і корпусом генератора.

Діодний міст також закріпимо біля двигуна за допомогою саморізів.

Чорний провід від двигуна підключимо до плюсу діодного моста, а червоний до мінуса.

Хвостовик прикручуємо шурупами на протилежний кінець труби.

Лопаті з'єднуємо з втулкою за допомогою болтів, обов'язково використовуємо по дві шайби та гровер на кожен болт.

Втулку закручуємо на вал двигуна проти годинникової стрілки, утримуючи вісь пасатижами.

Патрубок привертаємо до маскуючого фланця за допомогою газового ключа.

Треба обов'язково знайти точку рівноваги на трубі із закріпленим двигуном та хвостовиком. По цій точці закріплюємо конструкцію на щоглу.

Усі металеві деталі, які можуть зазнати корозії, бажано покрити якісною емаллю.

Вітрогенератор для приватного будинку варто встановити на деякій відстані від основних будов, щоглу обов'язково закріпити розтяжками зі сталевого троса. Висота залежить від можливої ​​сили вітру, рельєфу та штучних перешкод, що оточують електростанцію.

Електричний струм після діодного моста повинен через контрольний амперметр надходити на електронну схему заряджання акумулятора. Безпосередньо до такого генератора можна підключити малопотужні лампи розжарювання. Заряджені батареї видають стабільну постійну напругу. Його рекомендується використовувати для освітлення (галогенні лампи та світлодіодні стрічки), або вивести на інвертор, щоб отримати 220В змінного струму та підключити будь-які побутові прилади, потужність яких не перевищує параметри інвертора.

Представлена ​​фото та відео інформація дасть вам наочніше уявлення про складання вітрогенератора своїми руками.

Відео виготовлення вітрогенератора своїми руками

Нами було розроблено конструкцію вітрогенератора з вертикальною віссю обертання. Нижче представлено докладний посібник з його виготовлення, уважно прочитавши яке, ви зможете зробити вертикальний вітрогенератор самі.

Вітрогенератор вийшов цілком надійний, з низькою вартістю обслуговування, недорогий та простий у виготовленні. Поданий нижче список деталей дотримуватись не обов'язково, ви можете внести якісь свої корективи, щось поліпшити, використовувати своє, т.к. не скрізь можна знайти саме те, що у списку. Ми постаралися використати недорогі та якісні деталі.

Використовувані матеріали та обладнання:

Найменування	Кількість	Примітка
Список використаних деталей та матеріалів для ротора:
Попередньо вирізаний лист металу	1	Вирізаний із сталі товщиною 1/4" за допомогою гідроабразивної, лазерної та ін. різання
Ступиця від авто (Хаб)	1	Повинна містити 4 отвори, діаметр близько 4 дюймів
2" x 1" x 1/2" неодимовий магніт	26	Дуже тендітні, краще замовити додатково
1/2"-13tpi x 3" шпилька	1	TPI - кількість витків різьблення на дюйм
1/2" гайка	16
1/2" шайба	16
1/2" гровер	16
1/2".-13tpi ковпачкова гайка	16
1" шайба	4	Для того щоб витримати зазор між роторами
Список використаних деталей та матеріалів для турбіни:
3" x 60" Оцинкована труба	6
ABS пластик 3/8" (1.2x1.2м)	1
Магніти для балансування	Якщо потрібні	Якщо лопаті не збалансовані, магніти прикріплюються для балансування
1/4" гвинт	48
1/4" шайба	48
1/4" гровер	48
1/4" гайка	48
2" x 5/8" куточки	24
1" куточки	12 (опціонально)	Якщо лопаті не тримають форму, то можна додати дод. куточки
гвинти, гайки, шайби та гровери для 1" куточка	12 (опціонально)
Список використовуваних деталей та матеріалів для статора:
Епоксидка із затверджувачем	2 л
1/4" гвинт нерж.	3
1/4" шайба нерж.	3
1/4" гайка нерж.	3
1/4" кільцевий наконечник	3	Для ел. з'єднання
1/2"-13tpi x 3" шпилька нерж.	1	Нерж. сталь не є феромагнетиком, тому не "гальмуватиме" ротор
1/2" гайка	6
Склотканина	Якщо потрібна
0.51мм емал. провід		24AWG
Список використовуваних деталей та матеріалів для монтажу:
1/4" x 3/4" болт	6
1-1/4" фланець труби	1
1-1/4" оцинк. труба L-18"	1
Інструменти та обладнання:
1/2"-13tpi x 36" шпилька	2	Використовується для піддомкрачування
1/2" болт	8
Анемометр	Якщо потрібен
1" лист алюмінію	1	Для виготовлення проставок, якщо знадобляться
Зелена фарба	1	Для фарбування утримувачів пластику. Колір не важливий
Блакитна фарба бал.	1	Для фарбування ротора та інших частин. Колір не важливий
Мультиметр	1
Паяльник і припій	1
Дриль	1
Ножівка	1
Керн	1
Маска	1
Захисні окуляри	1
Рукавички	1

Вітрогенератори з вертикальною віссю обертання не настільки ефективні, як їх горизонтальні побратими, проте вертикальні вітрогенератори менш вимогливі до місця встановлення.

Виготовлення турбіни

1. З'єднує елемент - призначений для з'єднання ротора до лопаті вітрогенератора.
2. Схема розташування лопатей - два зустрічні рівносторонні трикутники. За цим кресленням потім легше буде розташувати куточки кріплення лопатей.

Якщо не впевнені в чомусь, шаблони з картону допоможуть уникнути помилок та подальших переробок.

Послідовність дій виготовлення турбіни:

1. Виготовлення нижньої та верхньої опор (підстав) лопатей. Розмітьте і за допомогою лобзика виріжте з ABS пластика коло. Потім обведіть її та виріжте другу опору. Повинні вийти два абсолютно однакові кола.
2. У центрі однієї опори виріжте отвір діаметром 30 см. Це буде верхня опора лопатей.
3. Візьміть хаб (малочка від авто) і розмітте і просвердліть чотири отвори на нижній опорі для кріплення хаба.
4. Зробіть шаблон розташування лопатей (мал. вище) і розмітте на нижній опорі місця кріплення куточків, які з'єднують опору та лопаті.
5. Складіть лопаті в стопку, міцно зв'яжіть їх і обріжте до необхідної довжини. У цій конструкції лопаті довжиною 116 см. Чим довше лопаті, тим більше енергії вітру вони отримують, але зворотним боком є ​​нестабільність у сильний вітер.
6. Розмітте лопаті для кріплення куточків. Натисніть і просвердліть отвори в них.
7. Використовуючи шаблон розташування лопат, представлений на малюнку вище, прикріпіть лопаті до опори за допомогою куточків.

Виготовлення ротора

Послідовність дій з виготовлення ротора:

1. Покладіть дві основи ротора один на одного, поєднайте отвори і напилком або маркером зробіть невелику мітку з боків. Надалі це допоможе правильно зорієнтувати їх відносно один одного.
2. Зробіть два паперові шаблони розташування магнітів і приклейте їх на основи.
3. Промаркуйте полярність усіх магнітів за допомогою маркера. Як "тестер полярності" можна використовувати невеликий магніт, обмотаний ганчіркою або ізолентою. Проводячи його над великим магнітом, добре видно, відштовхується він чи притягується.
4. Приготуйте епоксидну смолу (додавши до неї затверджувач). І поступово нанесіть її знизу магніту.
5. Дуже акуратно піднесіть магніт до краю основи ротора та перемістіть його до своєї позиції. Якщо магніт встановлювати зверху ротора, то велика потужність магніту може його різко примагнітити і може поламатися. І ніколи не пхайте свої пальці та інші частини тіла між двома магнітами або магнітом та залізом. Неодимові магніти дуже сильні!
6. Продовжуйте приклеювати магніти до ротора (не забудьте змащувати епоксидкою), чергуючи їх полюси. Якщо магніти з'їжджають під впливом магнітної сили, то скористайтеся шматком дерева, маючи його між ними для страховки.
7. Після того, як один ротор закінчили, переходьте до другого. Використовуючи поставлену мітку, розташуйте магніти точно навпроти першого ротора, але в іншій полярності.
8. Покладіть ротори подалі один від одного (щоб вони не примагнітилися, інакше потім не віддереться).

Виготовлення статора дуже трудомісткий процес. Можна, звичайно, купити готовий статор (спробуй ще знайти їх у нас) або генератор, але не факт, що вони підійдуть для конкретного вітряка зі своїми індивідуальними характеристиками

Статор вітрогенератора - електричний компонент, що складається з 9-ти котушок. Котушка статора зображена на фото вище. Котушки поділені на 3 групи, по 3 котушки в кожній групі. Кожна котушка намотана дротом 24AWG (0.51мм) і містить у собі 320 витків. Більша кількість витків, але більш тонким дротом дасть вищу напругу, але менший струм. Тому параметри котушок можуть бути змінені, залежно від того, яка напруга вам потрібна на виході вітрогенератора. Нижченаведена таблиця допоможе вам визначитися:
320 витків, 0.51 мм (24AWG) = 100В @ 120 об/хв.
160 витків, 0.0508 мм (16AWG) = 48В @ 140 об/хв.
60 витків, 0.0571 мм (15AWG) = 24В @ 120 об/хв.

Вручну намотувати котушки – це нудне та важке заняття. Тому, щоб полегшити процес намотування, я б вам порадив зробити просте пристосування - намотувальний верстат. Тим більше, що його конструкція досить проста і зробити його можна з підручних матеріалів.

Витки всіх котушок повинні бути намотані однаково, в тому самому напрямку і звертайте увагу або відзначайте, де початок, а де кінець котушки. Для запобігання розмотування котушок вони обмотані ізолентою і промазані епоксидкою.

Пристосування виготовлено з двох шматків фанери, вигнутої шпильки, шматка ПВХ-труби та цвяхів. Перед тим, як вигнути шпильку, нагрійте її пальником.

Невеликий шматок труби між дощечками забезпечує задану товщину, а чотири цвяхи забезпечують необхідні розміри котушок.

Ви можете придумати свою конструкцію намотувального верстата, а може у вас вже є готовий.
Після того, як всі котушки намотані, їх необхідно перевірити на ідентичність один до одного. Це можна зробити за допомогою ваги, а також потрібно поміряти опору котушок мультиметром.

Не підключайте домашніх споживачів безпосередньо від вітрогенератора! Також дотримуйтесь заходів безпеки при поводженні з електрикою!

Процес з'єднання котушок:

1. Зачистіть кінці висновків кожної котушки шкіркою.
2. З'єднайте котушки, як показано на малюнку вище. Повинно вийти 3 групи, по 3 котушки у кожній групі. За такої схеми з'єднань вийде трифазний змінний струм. Кінці котушок припаяйте або скористайтеся затискачами.
3. Виберіть одну з таких конфігурацій:
   А. Конфігурація " зіркаДля того, щоб отримати велику напругу на виході, з'єднайте висновки X, Y і Z між собою.
   B. Конфігурація трикутник. Щоб отримати великий струм, з'єднайте X з B, Y з C, Z з A.
   C. Для того, щоб у майбутньому зробити можливість змінювати конфігурацію, наростіть усі шість провідників і виведіть їх назовні.
4. На великому аркуші паперу намалюйте схему розташування та підключення котушок. Усі котушки повинні бути рівномірно розподілені та відповідати розташуванню магнітів ротора.
5. Прикріпіть котушки за допомогою скотчу до паперу. Приготуйте епоксидну смолу із затверджувачем для заливання статора.
6. Для нанесення епоксидки на склотканину використовуйте малярську кисть. Якщо необхідно, додайте невеликі шматочки склотканини. Не заповнюйте центр котушок, щоб забезпечити їх достатнє охолодження під час роботи. Намагайтеся уникати утворення бульбашок. Метою даної операції є закріплення котушок на своїх місцях та надання плоскої форми статору, який розташовуватиметься між двома роторами. Статор не буде навантаженим вузлом і не обертатиметься.

Для того, щоб стало зрозуміліше, розглянемо весь процес у картинках:

Готові котушки поміщаються на вощений папір із накресленою схемою розташування. Три невеликі кола по кутах на фото вище – місця отворів для кріплення кронштейна статора. Кільце в центрі запобігає попаданню епоксидки в центральне коло.

Котушки закріплені на своїх місцях. Склотканина, невеликими шматочками поміщається навколо котушок. Висновки котушок можна вивести усередину або назовні статора. Не забудьте залишити достатній запас довжини висновків. Обов'язково перевірте всі з'єднання і продзвоніть мультиметром.

Статор практично готовий. Отвори для кріплення кронштейна свердляться в статорі. При свердлінні отворів дивіться не потрапите у виводи котушок. Після завершення операції обріжте зайву склотканину і, якщо необхідно, шкуркою зачистіть поверхню статора.

Кронштейн статора

Труба для кріплення осі хаба обрізала під потрібний розмір. У ній були просвердлені отвори та нарізане різьблення. Надалі в них будуть вкручені болти, які утримуватимуть вісь.

На малюнку вище показаний кронштейн, до якого буде кріпитися статор між двома роторами.

На фото вище показана шпилька з гайками та втулкою. Чотири такі шпильки забезпечують необхідний зазор між роторами. Замість втулки можна використовувати гайки більшого розміру або самому вирізати шайби з алюмінію.

Генератор. Остаточне складання

Невелике уточнення: малий повітряний зазор між зв'язкою ротор-статор-ротор (який задається шпилькою з втулкою), забезпечує більш високу потужність, що віддається, але зростає ризик пошкодження статора або ротора при перекосі осі, який може виникнути при сильному вітрі.

На лівому малюнку нижче показаний ротор з чотирма шпильками для забезпечення зазору і двома алюмінієвими пластинами (які надалі будуть прибрані).
На правому малюнку показаний зібраний та пофарбований у зелений колір статор, встановлений на місце.

Процес складання:
1. У плиті верхнього ротора просвердліть 4 отвори і наріжте в них різьблення для шпильки. Це потрібно для плавного опускання ротора на місце. Упріть 4 шпильки в алюмінієві пластини приклеєні раніше і встановіть на шпильки верхній ротор.
Ротори будуть притягуватися один до одного з дуже великою силою, тому і потрібне таке пристосування. Відразу вирівняйте ротори щодо один одного по поставлених раніше мітках на торцях.
2-4. По черзі обертаючи ключем шпильки, рівномірно опускайте ротор.
5. Після того, як ротор уперся у втулку (забезпечує зазор), викрутіть шпильки і приберіть алюмінієві пластини.
6. Встановіть хаб (ступицю) та прикрутіть його.

Генератор готовий!

Після встановлення шпильок (1) та фланця (2) ваш генератор має виглядати приблизно так (див. рис. вище)

Болти з нержавіючої сталі служать для забезпечення електричного контакту. На дроти зручно використовувати кільцеві наконечники.

Ковпачкові гайки та шайби служать для кріплення з'єднань. плати та опори лопатей до генератора. Отже, вітрогенератор повністю зібраний та готовий до тестів.

Для початку, найкраще рукою розкручувати вітряк та вимірювати параметри. Якщо всі три вихідні клеми закоротити між собою, вітряк повинен обертатися дуже туго. Це може бути використане для зупинки вітрогенератора для сервісного обслуговування або з метою безпеки.

Вітрогенератори можна використовувати не тільки для забезпечення будинку електрикою. Наприклад даний екземпляр, зроблений так, щоб статор виробляв велику напругу, яка потім використовується для нагрівання.
Розглянутий вище генератор видає 3-х фазне напруга з різною частотою (залежить від сили вітру), а наприклад у Росії використовується однофазна мережа 220-230В, з фіксованою частотою мережі 50 Гц. Це зовсім не означає, що цей генератор не підійде для живлення побутових приладів. Змінний струм з даного генератора може бути перетворений на постійний струм, з фіксованою напругою. А постійний струм може використовуватися для живлення світильників, нагрівання води, заряду акумуляторів, а може бути поставлений перетворювач для перетворення постійного струму в змінний. Але це вже виходить за межі цієї статті.

На малюнку вище проста схема мостового випрямляча, що складається з 6 діодів. Він перетворює змінний струм на постійний.

Місце встановлення вітрогенератора

Вітрогенератор, що описується тут, встановлений на 4-метровій опорі на краю гори. Трубний фланець, який встановлений знизу генератора забезпечує легку та швидку установку вітрогенератора – достатньо прикрутити 4 болти. Хоча для надійності, краще приварити.

Зазвичай, горизонтальні вітрогенератори "люблять" коли вітер дме з одного напрямку, на відміну від вертикальних вітряків, де за рахунок флюгера, вони можуть повертатися і їм не важливо напрям вітру. Т.к. Цей вітряк встановлений на березі скелі, то вітер там створює турбулентні потоки з різних напрямків, що не дуже ефективно для даної конструкції.

Іншим фактором, який необхідно враховувати під час підбору місця розміщення, є сила вітру. Архів даних за силою вітру для вашої місцевості можна знайти в інтернеті, правда це буде приблизно, т.к. все залежить від місця.
Також, у виборі розташування установки вітрогенератора допоможе анемометр (прилад для вимірювання сили вітру).

Трохи про механіку вітрогенератора

Як відомо, вітер виникає через різницю температур поверхні землі. Коли вітер обертає турбіни вітрогенератора, він створює три сили: підйомну, гальмування та імпульсну. Підйомна сила зазвичай виникає над опуклою поверхнею і є наслідком різниці тисків. Сила гальмування вітру виникає за лопатями вітрогенератора, вона є небажаною і гальмує вітряк. Імпульсна сила виникає через вигнуту форму лопатей. Коли молекули повітря штовхають лопаті ззаду, їм нікуди потім подітися і вони збираються позаду них. У результаті вони штовхають лопаті у напрямку вітру. Чим більша підйомна та імпульсна сили і менша сила гальмування, тим швидше лопаті буде обертатися. Відповідно, обертається ротор, який створює магнітне поле на статорі. Внаслідок чого виробляється електрична енергія.

Завантажити схему розташування магнітів.

Вітряні електрогенератори продовжують набирати своєї популярності. Ними найчастіше цікавляться люди, які проживають у сільській місцевості та мають можливість встановлювати на своїх ділянках такі значні конструкції. Але з огляду на високу вартість даного обладнання дозволити 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 стали 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 приклад роботи 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 у будинках, які не підключені до електричних мереж. 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. Така висока ціна і пояснює недоступність магазинних моделей для більшості споживачів, адже вона впливає і на термін окупності - в 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 кількістю електроенергії.

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 із пластикових пляшок зможе 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 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 потужність складає 3-3,5 квт. Для цього нам знадобляться:

• Статор - він виготовляється з 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. Аналогічно готуємо друге коло, але тільки полюси тут повинні розташовуватися зі зрушенням;
• 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 місце для встановлення щогли. Вона повинна розташовуватися вертикально. Генератор з лопатями розміщується якомога вище, де вітер сильніший. Простежте, щоб поряд не було лісопосадок, дерев, будинків, що окремо стоять, і великих споруд, що загороджують повітряні потоки – за наявності будь-яких перешкод розмістіть вітрогенератор на віддаленні 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;