Как сделать ветрогенератор на 220В полностью своими руками

Материалы:

• Туристический газовый баллон;
• стальная пластина 1-2 мм;
• болты, гайки М6.;
• магниты от мотора электровелосипеда – 16 шт.;
• эмалированная медная проволока;
• эпоксидная смола;
• алюминиевая профильная труба 10х10 мм;
• пластиковая канализационная труба 110 мм.

Классификация

Ветровые электростанции можно классифицировать по разным критериям.

Как сделать ветрогенератор. Варианты:

• по количеству лопастей винта: одна/две/три и более;
• по материалам, из которых изготовлены лопасти (для ветроколеса или турбины);
• по расположению оси вращения относительно поверхности Земли;
• в случае разницы в шаге винта.

Непросто разобраться во всех пунктах с первого прочтения, не зная особенностей конструкции и схемы сборки. Многолопастные ветряки начинают вращать пропеллер даже при небольших порывах ветра. Они хорошо подходят не только для добычи энергии, но и для выполнения дополнительных функций (например, добычи воды из скважин).

Детали лопасти могут быть выполнены в виде паруса или из твердого материала: металла, стеклопластика. Первые отличаются дешевизной по сравнению со вторыми, но часто требуют ремонта.

Ось вращения может располагаться в разных направлениях относительно земли: горизонтально или вертикально. Монтаж того или иного типа необходимо выполнять с учетом поставленных целей. Горизонтальное обеспечивает большую мощность, а вертикальное гарантирует работу генератора даже при слабом ветре.

Шаг гребных винтов может быть фиксированным или коррелированным. Второй тип дает возможность изменять скорость вращения, но конструкция более массивная. Фиксированный шаг дает больше гарантий бесперебойной работы и проще само устройство.

Подключение генератора

Для генератора был собран диодный мост, который был упакован в корпус, а на корпусе закреплены два прибора: вольтметр и амперметр. Мой знакомый инженер-электронщик тоже спаял ему простой контроллер. Принцип работы контроллера прост: когда аккумуляторы полностью заряжены, контроллер подключается к дополнительной нагрузке, которая съедает всю лишнюю энергию, чтобы аккумуляторы не перезаряжались.

Первый контроллер, спаянный другом, оказался не совсем удовлетворительным, поэтому был припаян более надежный программный контроллер.

Ветряки для дома своими руками: обзор конструкций

Как вы уже поняли, самой первой деталью, получающей энергию ветра, является ветроколесо. Без него не обходится ни одна схема ветряка для дома.

Это может быть сделано:

• с вертикальной осью вращения;
• или горизонтально.

Вертикальный ветрогенератор

Такой вертикальный ветрогенератор, сделанный своими руками и размещенный над самой землей, в окружении зданий и растений, не сможет развивать нормальную скорость, чтобы вырабатывать достаточно электроэнергии для питания частного дома.

Он сможет выполнять лишь отдельные отдельные задачи для техники малой мощности. Более того, низкая скорость вращения ротора потребует обязательного использования повышающего редуктора, а это означает дополнительные потери энергии.

Подобные конструкции были популярны в начале прошлого века на пароходах. Движение обеспечивало водяное колесо, лопасти которого располагались по направлению движения судна.

Сейчас это раритет, потерявший свою актуальность. В авиации такая конструкция не только прижилась, но даже не рассматривалась.

Среди конструкций тихоходных ветроколес сейчас широкое распространение через Интернет получил ротор Онипко. Рекламщики показывают, что он крутится даже при очень слабом ветре.

Но я почему-то тоже отношусь к этой разработке критично, хотя повторить ее своими руками не так уж и сложно. Восторженных отзывов среди покупателей я не нашел, как и научных расчетов экономической целесообразности его использования.

Если кто-то из читателей сможет меня отговорить от этого мнения, буду признателен.

Горизонтальный ветрогенератор

С самого начала в авиационных двигателях стали использовать воздушный винт, который приводит в движение поток воздуха вдоль фюзеляжа. Его форма и конструкция выбраны таким образом, чтобы в дополнение к активной силе давления в нем использовалась реактивная составляющая.

По такому принципу работает любой горизонтальный ветрогенератор, изготовленный промышленным способом или своими руками.

Основанный на принципе использования энергии ветра, это более эффективная конструкция, а с точки зрения конструкции она имеет малую мощность, что может вызвать проблемы с энергоснабжением домохозяйств.

Небольшой электродвигатель, ротор которого вращает ветряную мельницу, даже при оптимальном давлении и силе ветра в качестве генератора может производить лишь небольшую мощность. К нему можно подключить тусклую светодиодную лампочку.

Подумайте сами, нужно ли вам устанавливать такой флюгер с подсветкой или нет. С другими задачами данная конструкция не справится. Хотя его еще можно использовать для отпугивания кротов на месте. Они очень не любят звуки, сопровождающиеся вращением металлических деталей.

Чтобы в полной мере использовать электроэнергию ветра, крыльчатка ветрогенератора должна иметь размеры, соответствующие потребляемой мощности. Дождь диаметром около пяти метров.

При его изготовлении вы столкнетесь с технической трудностью: вам нужно точно сбалансировать крупные детали. Центр масс всегда должен находиться посередине оси вращения.

Это сведет к минимуму несущую нагрузку и раскачивание конструкции, расположенной на большой высоте. Однако достичь этого баланса не так-то просто.

Как установить ветрогенератор: надежная схема мачты для крепления на высоте

Вес крыльчатки для нормального производства электрической энергии вполне приличный. Его нельзя установить на одну стойку.

Потребуется создать прочный бетонный фундамент для металлической мачты и анкерных болтов. В противном случае вся конструкция, собранная с большим трудом, может в любой момент нецелесообразно рухнуть.

Подъёмную на высоту подставку для ветрогенератора можно сделать:

1. в виде сборной мачты, собранной из секций с раскосами;
2. или коническая трубчатая опора.

Обе схемы потребуют усиления против опрокидывания за счет создания нескольких слоев брусьев, необходимых для удержания мачты при сильных порывах ветра. Они должны быть надежно прикреплены к стопорам и анкерам.

Из личного неудачного опыта: при использовании аналогового телевидения антенна «Паутина» работала с обручем диаметром 2 м. Она располагалась на высоте 8 метров и закреплялась на деревянном столбе двумя уровнями проводов. Сильные порывы ветра так раскачали его, что стенд развалился.

К счастью, современное цифровое телевидение требует использования антенн гораздо меньшего размера. Их не только легко сделать своими руками, но и прикрепить их не так уж и сложно.

Как сделать мачту для ветряной мельницы

Уделите немедленное внимание созданию прочной, безотказной конструкции. В противном случае просто повторите печальный опыт работников «Янтарьэнерго», попавших в аварию во время шторма: рухнула многотонная мачта, а осколки от лопастей разлетелись по всей территории.

Строительство мачты потребует расчета количества материалов, необходимых для изготовления конструкции из стального уголка разного сечения. Форма и размеры выбираются в соответствии с местными условиями.

Он состоит из трех или четырех вертикальных стоек. Каждый из них закреплен на стопоре снизу. На вершине мачты создана площадка для установки ветряной турбины.

Поскольку длина уголков ограничена, мачту собирают из нескольких секций. Жесткость общего крепления обеспечивают боковые ребра, прикрепленные через раскосы.

Обязательный элемент фундамента – встроенные металлические элементы. Их необходимо использовать для крепления деталей. Вам придется позаботиться о сварке и соединительных болтах.

Не пренебрегайте дополнительными брекетами.

Как сделать опору для труб

Телескопическую конструкцию из стальных труб с подходящим профилем собрать проще, но ее следует более тщательно рассчитывать на прочность. Изгибающий момент, создаваемый тяжелым верхом при штормовом ветре, не должен превышать критического значения.

В этом случае возникнут трудности с профилактическим обслуживанием, осмотром и ремонтом составной авиасиловой установки. Если на высоту можно подняться, используя мачту в качестве лестницы, то с трубой это сделать проблематично. А работать наверху очень опасно.

Поэтому сразу необходимо оценить возможность безопасного спуска техники на землю и доступный способ ее подъема. Это позволяет реализовать одну из двух схем:

1. Вращающаяся ось на главной опоре.
2. Рычаг давления в нижней части опорной стойки.

В первом случае создается прочный фундамент для установки основной опоры. К оси вращения прикреплена сварная трубчатая конструкция с ветряком и системой шкивов на стальных тросах.

В нижней части трубы размещен противовес, облегчающий работу по подъему и опусканию с помощью ручной лебедки.

На рисунке не показаны страховочные тросы для ремней безопасности. Они просто свисают со своих креплений на землю при подъеме и опускании мачты и прикрепляются к постоянным бетонным стойкам для постоянной работы.

Схема установки и опускания ветряка по второму варианту представлена ​​ниже.

Мачта и рычаг тяги с расположенным под прямым углом к ​​ней противовесом, усиленным ребром жесткости, поворачиваются в вертикальном направлении лебедкой с полиспастной системой.

Ось вращения созданной конструкции расположена вверху под прямым углом и зафиксирована в направляющих, заложенных в фундамент. При подъеме или опускании мачты штанги снимаются со стационарных креплений на земле. Их можно использовать в качестве страховочных тросов.

Ветрогенератор: устройство и принцип работы электрической схемы простыми словами

Промышленные ветряные электростанции спроектированы так, чтобы иметь возможность немедленно поставлять электроэнергию в сеть потребителям. Вы не сможете сделать это своими руками.

При выборе генератора для раскрутки ветряка используется принцип обратимости электрических машин. К электродвигателю прикладывается крутящий момент, и обмотки статора возбуждаются.

Однако идея раскручивания ротора трехфазного асинхронного электродвигателя как генератора для выработки электрического тока напряжением 220/380 вольт реализуется от двигателей внутреннего сгорания, давления воды, а не ветра.

Общая конструкция генератора с ротором будет иметь большой вес, иначе не удастся обеспечить высокие частоты вращения вала.

Для небольших мощностей вы можете:

• используйте автомобильный генератор, выдающий напряжение 12/24 В;
• использовать мотор-колесо от электровелосипеда;
• собирать
  конструкция неодимовых магнитов с витками из медной проволоки.

За основу также можно взять ветряную мельницу, продаваемую в Китае. Но он должен сразу провести ревизию: обратить внимание на качество установки обмоток, состояние подшипников, прочность лопастей и общую балансировку ротора.

Необходимо быть готовым, что выходное напряжение генератора будет сильно меняться в зависимости от скорости ветра. Поэтому батарейки используются в качестве посредника.

Они должны заряжаться контроллером.

Бытовая техника в сети 220 Вольт должна питаться переменным током от специального преобразователя – преобразователя. Простейшая схема домашней ветроэлектростанции выглядит следующим образом.

Его можно значительно упростить, поскольку цифровая бытовая электроника: компьютеры, телевизоры, телефоны работают от источников питания постоянного тока 12 Вольт.

Если их исключить из работы и цифровое оборудование будет питаться напрямую от аккумуляторов, потери электрической энергии будут снижены за счет исключения двойного преобразования в инверторе и устройствах.

Поэтому рекомендую сделать отдельные розетки на 12 В и запитывать их напрямую от аккумуляторов.

Внутри электрической схемы необходимо поддерживать тот же баланс сил, что и в механической конструкции. Каждая подключенная нагрузка должна соответствовать энергетическим характеристикам вышестоящего источника.

бытовая техника на 220 Вольт не должна перегружать инвертор. В противном случае он отключится от встроенной защиты, а если не сработает, то просто сгорит. Аккумуляторы, разъемы питания контроллера и сам генератор работают по одному и тому же принципу.

Автоматическая защита отечественной ветряной турбины должна выполняться в обязательном порядке.

Случайную перегрузку, а тем более возникновение тока короткого замыкания, предвидеть невозможно. Поэтому этот модуль необходимо установить в качестве основной защиты.

Схема подключения аккумуляторов, инвертора и органов управления ветрогенератором практически не отличается от той, что используется в солнечных станциях со световыми панелями.

Поэтому сразу напрашивается разумный вывод: собрать комбинированную домашнюю электростанцию, работающую на энергии ветра и солнца одновременно. Эти два источника вместе хорошо дополняют друг друга, и затраты на сборку отдельных станций существенно снижаются.

На YouTube есть множество каналов, посвященных ветрогенераторам для дома. Мне понравилась работа владельца солнечных батарей. Я думаю, что он вполне объективен, когда излагает эту тему. Поэтому рекомендую присмотреться.

Аккумуляторы для ветрогенератора: еще одна проблема для владельца дома

Одной из дорогостоящих задач ветровой или солнечной электростанции является вопрос хранения электрической энергии, решить который могут только аккумуляторы. Их необходимо приобретать и обновлять, а стоимость довольно высока.

Чтобы их выбрать, необходимо знать рабочие характеристики: напряжение и емкость. Обычно используются составные аккумуляторы от аккумуляторов напряжением 12 В, причем количество ампер-часов в каждом случае следует определять экспериментально, исходя из мощности потребителей и времени их работы.

Выбирать аккумуляторы для ветрогенератора придется из достаточно широкого выбора. Ограничусь не полным обзором, а всего четырьмя
популярные типы кислотных аккумуляторов:

1. обычный автомобильный стартер;
2. Тип годового общего собрания акционеров;
3. гель;
4. бронированный.

Продавцы не рекомендуют покупать стартерные аккумуляторы для ветряков, поскольку они рассчитаны на работу в критических условиях эксплуатации автомобиля:

• при хранении на морозе они должны выдерживать огромные пусковые токи, возникающие при раскрутке холодного двигателя;
• подвержен вибрациям и тряске во время движения;
• зарядка происходит в буферном режиме от генератора
  при движении на разных оборотах двигателя.

В котором:

• обслуживаемые аккумуляторы, требующие периодического уровня электролита и доливки дистиллированной воды, рассчитаны на 100 циклов разрядки/зарядки;
• необслуживаемый – имеет более сложную конструкцию и количество циклов 200.

Батарея ветрогенератора при использовании внутри дома:

• обычно размещают в подвале, где оптимальна температура, поддерживаемая круглый год на уровне +5÷+10 градусов;
• не подвержен ударам и вибрациям, стационарный
  устанавливается в стационарном режиме;
• не получают экстремальных нагрузок при запуске, а при включении бытовой техники через инвертор они работают в щадящем режиме;
• заряжается от генератора малыми токами, что благотворно влияет на режим десульфатации пластин.

Все это самые благоприятные условия для их эксплуатации. Поэтому предлагаю обратить внимание на этот вариант тем, кому не лень периодически следить за напряжением на банках и следить за уровнем
электролит в них.

Аккумуляторы AGM более сложны по конструкции. Пластины у них такие же, но стекломаты пропитаны кислотой, которая также выполняет роль диэлектрического слоя. Их цикл разрядки/зарядки составляет 250÷400. Перезарядка опасна.

Аккумуляторы мишени также изготавливаются необслуживаемой конструкции с герметичным корпусом и загущенным до гелевого состояния электролитом. Они не очень любят перезаряд, но более устойчивы к глубокому разряду. Количество циклов расчета – 350.

Броневые батареи относятся к числу самых современных разработок. Их электродные пластины защищены полимерами от воздействия кислоты. Диапазон рабочих циклов: 900÷1500.

Все четыре типа аккумуляторов существенно различаются по цене и условиям эксплуатации. Если вы обратите внимание на рекомендации продавцов, вам придется уйти с довольно приличной суммой денег.

Однако рекомендую сначала послушать полезные советы, которые дает все тот же владелец «Солнечных батарей» в его видео «Как выбрать аккумуляторы для ветряной электростанции и солнечной станции».

У него есть свое, противоположное мнение на этот счет. Как вы к нему относитесь – ваше личное дело. А вот знать информацию из противоположных источников и выбирать из нее наиболее подходящий вариант: оптимальное решение для думающего человека.

Сборка аксиальной ВЭУ на неодимовых магнитах

Поскольку неодимовые магниты появились в России относительно недавно, осевые ветрогенераторы с безжелезными статорами начали производить не так давно.

Появление магнитов вызвало ажиотаж спроса, но постепенно рынок насытился, и цена на этот товар стала снижаться. Он стал доступен мастерам, которые тут же приспособили его под свои различные нужды.

Осевой ветряк на неодимовых магнитах с горизонтальной осью вращения – более сложная конструкция, требующая не только навыков, но и определенных знаний

Если у вас есть ступица от старой машины с тормозными дисками, берем ее за основу будущего осевого генератора.

Предполагается, что эта деталь не новая, а уже бывшая в употреблении. В этом случае необходимо его разобрать, проверить и смазать подшипники, тщательно очистить от осадка и всей ржавчины. Не забудьте покрасить готовый генератор.

Ступица с тормозными дисками обычно попадает к мастерам как один из узлов старого автомобиля, сданного в утиль, а потому нуждающегося в тщательной чистке

Распределение и закрепление магнитов

На диски ротора необходимо приклеить неодимовые магниты. Для нашей работы мы возьмем 20 магнитов 25х8мм.

Конечно, можно использовать и другое количество полюсов, но необходимо соблюдать следующие правила: количество магнитов и полюсов в однофазном генераторе должно совпадать, но если речь идет о трехфазной модели, то соотношение соотношение полюсов к катушкам должно составлять 2/3 или 4/3.

При размещении магнитов полюса чередуются. Важно не ошибиться. Если вы не уверены, что хотите правильно разместить элементы, создайте шаблон-подсказку или используйте сектора непосредственно на самом диске.

Если у вас есть выбор, купите прямоугольные магниты вместо круглых. В прямоугольных моделях магнитное поле сосредоточено по всей длине, а в круглых – посередине.

Противоположные магниты должны иметь разные полюса. Вы ничего не перепутаете, если маркером пометите их знаками минус или плюс. Чтобы определить полюса, возьмите магниты и поднесите их близко друг к другу.

Если поверхности притягиваются, поставьте им плюс, если отталкиваются, то отметьте минусами. При размещении магнитов на дисках поменяйте полярность.
Магниты устанавливаются по правилу чередования направляющих, пластиковые бортики располагаются по внешней и внутренней окружности: изделие готово к заливке эпоксидной смолой

Чтобы надежно прикрепить магнит, необходимо использовать качественный и максимально прочный клей.

Для повышения надежности фиксации можно использовать эпоксидную смолу. Его следует развести, как указано в инструкции, и залить тем, что на тарелке. Смола должна покрывать всю пластину, но не стекать с нее. Предотвратить возможность капания можно, если обмотать диск скотчем или сделать по периметру временные пластилиновые барьеры из полимерной ленты.

Генераторы однофазного и трехфазного вида

Если сравнивать однофазные и трехфазные статоры, то последний будет лучше. Однофазный генератор вибрирует при нагрузке. Причиной вибрации является разница в амплитуде тока, возникающая из-за его непостоянной выдачи в один момент времени.

Трехфазная модель лишена такого недостатка. Он характеризуется постоянной мощностью за счет компенсирующих друг друга фаз: при увеличении тока в одной он уменьшается в другой.

По результатам испытаний производительность трехфазной модели почти на 50% выше, чем у однофазной модели. Еще одним преимуществом данной модели является то, что при отсутствии лишней вибрации повышается акустический комфорт при работе агрегата под нагрузкой.

То есть трехфазный генератор практически не гудит во время работы. Когда вибрация снижается, срок службы устройства закономерно увеличивается.
В битве между трехфазными и однофазными устройствами всегда побеждает трехфазное, поскольку оно не так сильно гудит при работе и служит дольше, чем однофазное

Правила наматывания катушки

Если вы спросите специалиста, он скажет, что перед намоткой катушек необходимо выполнить тщательный расчет. Практик в этом вопросе будет доверять своей интуиции.

Мы выбрали генератор, который был не очень быстрым. Наша процедура зарядки двенадцативольтового аккумулятора должна начинаться со 100-150 об/мин. Такие исходные данные требуют, чтобы общее количество витков для всех катушек составляло 1000-1200 штук. Нам остается только разделить эту цифру между всеми катушками и решить, сколько витков будет на каждой.

Ветряная мельница на малых скоростях может стать более мощной, если увеличить количество полюсов. Частота колебаний тока в катушках увеличится. Если для намотки катушек использовать провод большего сечения, сопротивление уменьшится, а ток увеличится. Не забывайте, что более высокие напряжения могут «съедать» ток из-за сопротивления обмотки.

Процесс упаковки можно сделать проще и эффективнее, если использовать для этой цели специальную машину.
Совсем не обязательно делать такой рутинный процесс, как намотка катушек, вручную. Немного сообразительности и отличный станок, легко справляющийся с намоткой, уже есть

На рабочие характеристики самодельных генераторов большое влияние оказывает толщина и количество магнитов, размещенных на дисках. Общую полную мощность можно рассчитать, намотав катушку и затем раскрутив ее в генераторе. Будущая мощность генератора определяется путем измерения напряжения на определенных скоростях холостого хода.

Приведем пример. При сопротивлении 3 Ом и 200 об/мин выходит 30 Вольт. Если вычесть из этого результата 12 Вольт напряжения батареи, то получится 18 Вольт. Разделите этот результат на 3 Ома и получите 6 ампер. Громкость 6 ампер и пойдет на аккумулятор. При расчете мы, конечно, не учли потери в проводах и на диодном мосте: реальный результат будет меньше расчетного.

Обычно катушки делают круглыми. Но если их немного растянуть, то в секторе получится больше меди и повороты станут прямее. Если сравнить размер магнита и диаметр внутреннего отверстия катушек, они должны совпадать друг с другом, в противном случае размер магнита может быть немного меньше.
Готовые катушки должны соответствовать по размеру магнитам: они должны быть немного больше магнитов или такого же размера, как они

Толщина статора, который мы делаем, должна быть правильно связана с толщиной магнитов. Если статор сделать больше за счет увеличения числа витков в катушках, то пространство между дисками увеличится и магнитный поток уменьшится. Результат может оказаться таким: генерируется то же напряжение, но за счет повышенного сопротивления катушек мы будем получать меньший ток.

Для изготовления формы статора используется фанера. Однако сектора для катушек можно обозначить на бумаге, используя пластилин в качестве границ.

Размещение стеклоткани поверх рулонов внизу формы повысит прочность изделия. Перед нанесением эпоксидной смолы необходимо смазать форму вазелином или воском, тогда смола не будет прилипать к форме. Некоторые вместо смазки используют скотч или пленку.

Катушки прикреплены друг к другу. При этом концы фаз выводятся наружу. Шесть выведенных проводов необходимо соединить звездой или треугольником. Вращая собранный генератор вручную, его испытывают. Если напряжение 40 В, ток составит примерно 10 ампер.

Делаем ветрогенератор из велосипедного колеса

Замечательным примером ветрогенератора, сделанного своими руками, является устройство, изготовленное умельцами из велосипедного колеса. Несколько лет назад в сети было опубликовано видео, показывающее работу этого устройства и рассказывающее об особенностях его создания.

Интересно, что устройство прекрасно справляется со своими задачами даже при минимальных порывах ветра и имеет мощность 1,5 кВт. Владельцы отметили, что используют самодельное устройство для электроснабжения собственного дома и управления бытовой техникой.

Вырезание лопастей турбины

Лопасти устройства изготовлены из пластиковых канализационных труб. Его разрезали на несколько продольных частей и вырезали листья.

Прикрепление лопастей к генератору

Двигатель установили на базу, закрепив его при этом для надежности. Вал генератора был установлен на опорном подшипнике.

Сборка мачты

Поворотный механизм ветряной мельницы был изготовлен из ступицы автомобильного колеса. Затем генератор был прикреплен к мачте. Мастера изготовили древко из подручных материалов.

Как определить скорость ветра: хватит ли его напора для бытового ветряка

Обсудим проблему на основе научных фактов и ошибок, уже допущенных многими владельцами частных домов

Теоретическая часть проекта: на что обратить внимание при выборе конструкции

Среднегодовое значение ветра для любого района России или другой страны можно найти на карте ветров. Эти данные общедоступны.

Если рассматривать всю территорию, у нас не так много мест для полезного использования энергии ветра со скоростью 5 м/сек и выше, как в Европе.

Я объясняю такую ​​ситуацию тем, что теплый воздух в Гольфстриме, поднимаясь от нагретой воды, сразу устремляется в холодные районы. Чем выше разница температур, тем больше скорость.

Проехав несколько тысяч километров по Европе, силы ослабевают. Самая большая разница температур между весной и осенью вызывает штормы и ураганы.
Нам важно понять, как правильно определить скорость ветра в нашей местности.

Возьмем за основу значение 5 м/сек и посчитаем мощность ветрового потока для самого распространенного горизонтально расположенного осевого генератора.

Учтем, что листья покрывают площадь круга S (м2) диаметром D (м). Ветер проходит через него со скоростью V (м/сек).

Энергия ветра Рв рассчитывается по формуле:

Рв=V3∙ρ∙S

ρ – плотность воздушной массы (кг/м3.)

Если взять средние значения, например, площадь 3 квадратных метра и плотность
воздуха 1,25 кг/м3, то ветер, дующий со скоростью 5 м/сек, может создать эффект чуть менее 2 киловатт.

Теперь наша задача — выяснить, какая ее часть может быть преобразована в полезную электрическую энергию. Грубо говоря, его можно оценить в процентах 30÷40%. Конструкция и технологические особенности ветроколеса просто не позволят эффективно взять больше.

Более точное определение находится по формуле, учитывающей:

• коэффициент ε, определяющий долю энергии ветра, используемую конструкцией ветряной турбины. Максимальное значение, создаваемое высокоскоростными конструкциями, составляет 40-50%;
• КПД коробки передач —∙максимум прибл. 90%;
• КПД генератора ≈85%.

Значения всех этих коэффициентов сильно различаются между разными моделями ветряных генераторов. Я дал значения для промышленной продукции. Для домашних работников они будут существенно ниже.

Если заменить все эти цифры, то даже на заводскую конструкцию ветрогенератора, изготовленного по точным чертежам и на промышленных машинах, можно добиться менее 700 Вт электрической энергии при скорости 5 м/сек и площади лопасти ротора площадью 3 квадратных метра.

Можно только догадываться, какую его часть сможет занять самодельная ветряная мельница.

Мировые производители ветрогенераторов указывают, что для выработки 3 кВт электроэнергии, а это оптимальное значение для частного дома, необходимо:

• удалить ок. 5,1 кВт от ветроколеса;
• иметь диаметр ротора 4,5 метра;
• разместить ветряк на высоте 12 метров;
• используйте скорость ветра 10 м/сек.

Колесо должно начать вращать генератор со скоростью 2 м/сек. Только в этом случае можно говорить об окупаемости всей конструкции и эффективном использовании энергии ветра.

Если скорость упадет хотя бы до 7 м/сек, энергия ветрогенератора упадет на 50%. Теперь еще раз внимательно посмотрите на карту русских ветров…

Однако не все так плохо. Теоретические расчеты можно проверить на практике. Для нашего случая в продаже предлагаются разнообразные конструкции измерительных приборов – анемометров.

Они не дорогие, имеют дополнительные функции по измерению температуры и индикации текущего времени. Их можно заказать в Китае.

Такой анемометр позволяет реалистично оценить силу ветра в вашем регионе, чтобы проанализировать эксплуатационные возможности будущей ветроэлектростанции (ВЭС). И их как минимум 2:

1. частичное удовлетворение энергетических потребностей;
2. полный переход на альтернативную энергетику.

Скрытая ошибка — слабый ветер: что умалчивают продавцы

Первая трудность

Обратите внимание на высоту ветроколеса относительно земли. Задумайтесь, почему все промышленные ветряки размещают на высоте 25 метров и более.

Ведь это существенно усложняет монтаж, эксплуатацию, обслуживание и ремонт. Необходимо использовать дорогостоящее высотное оборудование и создавать прочные площадки для размещения.

А ответ прост: на высоте 25 метров скорость ветра намного выше, чем у земли. Все таблицы и каталоги с картами ветров составлены преимущественно для промышленных объектов, поднятых в зоне 50-70м.

Если смонтировать самодельный ветрогенератор на высоте 10 метров, то ветер будет дуть слабее, чем указано в инструкции. А разместить ветряк на большой высоте без специальных технических средств весьма проблематично.

Работа ветряка обусловлена ​​не столько скоростью движения воздушной массы, сколько давлением на лопасти колес. А еще это зависит от веса и плотности атмосферы.

Альтернативные энергетики давно учли соотношение, определяющее, что увеличение давления ветра в два раза увеличивает мощность, вырабатываемую ветрогенератором, в восемь раз.

Как влияет зона турбулентности

Работа ВЭУ, расположенной на небольшой высоте, может существенно осложниться наличием зоны турбулентности, которая зависит не только от рельефа местности и формы грунта, но и от скорости движения воздушных масс.

Молниезащита ветрогенератора

Работающая крыльчатка постоянно трется о воздух и собирает статическое электричество, как и фюзеляж любого самолета в полете. Авиаконструкторы решают эту проблему по-разному.

Промышленные ветрогенераторы также оснащены эффективной молниезащитой, разряд которой может произойти в любой момент во время грозы.

Большинство владельцев частных домов даже не задумываются об этой проблеме, а зря. В лучшем случае некоторые владельцы могут обнаружить УЗИП во входящем электрощите, чего явно недостаточно.

Подняв над крышей своего дома железную конструкцию, которая к тому же генерирует электрическое напряжение, они уже создали отличный молниеотвод. Он будет надежно притягивать огромные потоки атмосферных выбросов.

Если вы не предложите эффективный способ отвести их за пределы здания к потенциалу Земли, вы постоянно искушаете судьбу и подвергаете себя неожиданной опасности.

Как лукавят производители ветряков

Последние испытания заводских моделей проводятся в аэродинамической трубе с идеальным ламинарным потоком с однородной направленной структурой и высокой плотностью.

В реальных условиях частного дома таких условий просто не существует. Они больше подходят для движения воздушных масс вблизи промышленных объектов, расположенных на больших высотах.

Для самодельных ветрогенераторов, установленных даже на высоте 10 метров, турбулентные условия и слабый ветер могут сильно ограничивать вращение ротора.

Рельеф влияет на плотность мощности. Например, прямо под холмом оно резко снижается, а на вершине создаются идеальные условия за счет сжатия аэродинамических свойств и повышенного давления.

Коммунальные постройки, садовые деревья, заборы и соседние постройки также окажут влияние.

Процесс изготовления ветряка

Чтобы сделать ветряк, необходимо вырезать из туристического газового баллона или трубы диаметром 200 мм 2 кольца шириной 10 и 25 мм.

Затем для них вырезается стальная заглушка. Эти диски сварены в кольца.

В центре вала ветряной мельницы нужно просверлить деталь от широкого кольца. Он должен выполнять роль корпуса статора.

Другая заготовка будет использоваться для ротора. Его необходимо разделить на 3 равных сектора и по полученным линиям приварить 2 болта для крепления лопастей.

В центр роторной части изнутри под прямым углом вварен вал, на котором должны совершаться вращения. Его можно перерезать якорем любого сгоревшего двигателя.

под вал ветряка подбираются 2 подшипника, либо их можно снять с мотора-донора. Подшипники необходимо запрессовать в кусок трубы. Если трубы подходящего диаметра нет, можно разрезать имеющуюся большую вдоль, сузить и приварить.

Эта трубка приварена внутри статора посередине. Затем в него запрессовываются подшипники. После этого ротор и статор соединяются вместе.

К внешней стороне статора приварен кусок трубы, который будет служить кронштейном для крепления стержня к оси вращения. Также к нему в дальнейшем будет прикреплен хвост с хвостовой лопастью.

Статор и ротор были демонтированы обратно. Внутри последнего размещены постоянные магниты. Их необходимо разместить с 4 сторон, по 4 штуки в каждой. Каждая группа расположена с переменной полярностью.

Для комплектации статора необходимо сделать 4 обмотки из медного провода по 300 витков каждая. Полученные катушки помещаются в него и спаиваются последовательно. Их концы выводятся на проволоку.

Ротор и статор залиты эпоксидной смолой. После высыхания генератор уже способен производить электричество, даже если его вращать вручную.

К трубке на краю статора необходимо приварить крепление для хвостовой части ветротурбины и стержень. Затем красится генератор.

Лопасти ветряной мельницы изготавливаются из пластиковых полосок, вырезанных из канализационной трубы. Они навинчиваются на профильные трубки, которые с края снова сверлятся для соединения с ротором.

Генератор установлен на столбе так, чтобы он свободно вращался вдоль оси. Затем к нему прикручиваются листья. Хвост для улавливания направления ветра изготовлен из отрезка профильной трубы, а лопасть – из металлических листов.

В ветреную погоду такой ветряк производит довольно много энергии. Он способен напрямую безопасно кормить нетребовательных потребителей. Например, к нему можно подключить нагревательный элемент, даже если скорость ветряка небольшая. При сильном ветре от него будут работать даже слабые электродвигатели на 220В.

Ветроэлектрическая установка роторного типа

Вращающийся ветряк с вертикальной осью вращения обеспечит частные домохозяйства дешевой электрической энергией. Кроме того, устройство может освещать территорию вокруг дома или садовые дорожки в ночное время. Ниже мы расскажем, как сделать ветрогенератор такого типа мощностью 1,5 кВт.

Для этой цели необходимо приобрести следующие материалы:

• автомобильный генератор на 12 В;
• гелиевый или кислотный аккумулятор на 12 Вольт;
• полугерметичный кнопочный переключатель на 12 В;
• 12- и 220-вольтовые преобразователи на 700 – 1500 Вт;
• вместительные контейнеры из алюминия или нержавеющей стали;
• автомобильное реле;
• вольтметр;
• резьбовые крепления;
• провода сечением 4х2,5;
• крепежные хомуты.

Также вам понадобится запастись болгаркой, строительным карандашом, рулеткой, кусачками, дрелью, отверткой и гаечными ключами.

Стартовый этап изготовления установки

На большой металлический сосуд с помощью маркера или химического карандаша наносится маркировка: емкость делится на 4 одинаковые зоны. Листья вырезаются болгаркой по этим контурам. Затем размечаются и сверлятся отверстия для болтов в дне контейнера, и те же операции выполняются для шкива.

Далее нужно согнуть листья, чтобы они не слишком торчали. Затем контейнер прикрепляют к шкиву. Генератор установлен на мачте, закреплен хомутами. Далее необходимо подключить устройство к проводам и смонтировать электрическую цепь, а также закрепить провода на мачте комплекса.

Преимущества и недостатки роторной модели «ветряка»

При правильной установке этот ветрогенератор обеспечит стабильное электропитание. Используя инверторы, эта установка может питать даже системы безопасности или уличное освещение. Данный вариант ветроэлектрического агрегата имеет следующие преимущества:

• эффективность;
• ремонтопригодность;
• простота обслуживания;
• надежный;
• тишина.

Но такие устройства не обладают высокой производительностью и зависят от силы ветрового потока, а более сильный ветер может повредить самодельный винт.

Интересный! Перегрев электродвигателя: почему это происходит и что делать

Читайте также: Рейтинг лучших фирм по производству сайдинга 2023