Как сделать ветряной генератор своими руками

Строительство своими руками

Ветровой генератор является дорогим удовольствием. При желании установить его на своей территории стоит учитывать следующие моменты:

• наличие подходящей местности;
• преобладание частых и сильных ветров;
• отсутствие иных альтернативных источников энергии.

В противном случае ветряная станция не даст ожидаемого результата. Так как спрос на альтернативную энергию возрастает с каждым годом, а покупка ветряка – это ощутимый удар по семейному бюджету, можно попробовать сделать агрегат своими руками с последующей установкой. Изготовление ветряка может быть основано на неодимовых магнитах, редукторе, лопастях и их отсутствии.

Преимуществ у созданного собственноручно ветряка довольно много. Поэтому при большом желании и наличии элементарных способностей конструктора, практически любой мастер может построить станцию для генерации электроэнергии на своем участке. Самым простым вариантом устройства считается ветряк с вертикальной осью. Последней не требуется опора и высокая мачта, а процедура монтажа характеризуется простотой и быстротой.

Для создания ветрогенератора потребуется подготовить все нужные элементы и зафиксировать на выбранное место модуль. В составе самодельного вертикального генератора энергии обязательным считается присутствие таких элементов:

• ротора;
• лопастей;
• осевой мачты;
• статора;
• аккумулятора;
• инвертора;
• контроллера.

Лопасти можно сделать из легкого упругого пластика, так как иные материалы могут повреждаться и деформироваться под влиянием высоких нагрузок. Первым делом из труб ПВХ необходимо вырезать 4 равные детали. После этого из жести нужно выкроить пару полукруглых фрагментов и зафиксировать их по краям труб. В данном случае радиус лопастной части должен составлять 69 см. При этом высота лопасти будет достигать 70 см.

Чтобы собрать роторную систему, необходимо взять 6 неодимовых магнитов, 2 ферритовых диска с диаметром 23 см, клей для скрепления. На первом диске следует разместить магниты, учитывая угол 60 градусов и диаметр расположения 16,5 см. Согласно этой же схеме собирают второй диск, а магниты заливают клеем. Для статора нужно подготовить 9 катушек, на каждую из которых намотать 60 витков медной проводки с диаметром в 1 мм. Пайку необходимо проводить в следующей последовательности:

• начало первой катушки с окончанием четвертой;
• начало четвертой катушки с окончанием седьмой.

Вторая фаза собирается аналогичным образом. Далее из фанерного листа производят форму, дно которой застилают стекловолокном. Поверх монтируются фазы из спаянных катушек. Заливку конструкции проводят клеем и оставляют на несколько дней для склеивания всех деталей. После этого можно приступать к соединению отдельных элементов ветрогенератора в единое целое.

Чтобы собрать конструкцию в верхнем роторе, следует проделать 4 отверстия под шпильки. Магнитами вверх на кронштейн устанавливается нижний ротор. После этого нужно разместить статор с отверстиями, необходимыми для монтажа кронштейна. В пластину из алюминия следует упереть шпильки, после этого накрыть вторым ротором магнитами вниз.

При помощи гаечного ключа необходимо вращать шпильки так, чтобы ротор равномерно и без рывков опускался вниз. Когда нужное место будет занято, шпильки стоит выкрутить и убрать пластины из алюминия. По окончании работы конструкцию нужно зафиксировать при помощи гаек и не жестко их затянуть.

В качестве мачты подойдет прочная труба из металла, имеющая длину от 4 до 5 метров. К ней прикручивают заранее собранный генератор. После этого фиксируют каркас с лопастями к генератору, а мачтовую конструкцию устанавливают на площадку, что подготовлена заранее. Положение системы фиксируется с помощью растяжки.

В следующем видео представлен обзор самодельного ветряка.

Из чего можно сделать?

Основной элемент любой модели ветряной электростанции – мотор-генератор. Он работает как мотор – постоянный или переменный ток заставляет крутиться ротор (а с ним и вал) установки. Работа наоборот – в качестве генератора – также возможна.

Среди двигателей, использующихся и как генераторы, различают коллекторно-щёточные, бесколлекторные асинхронные и шаговые. Именно эти три типа моторов пользуются популярностью у любителей, собирающих ветроустановки своими руками.

В коллекторном двигателе обмотки ротора (якоря) располагаются в постоянном магнитном поле статорных магнитов. Постоянное напряжение, снимаемое с выводов такого двигателя при раскручивании его вала с якорем, передаётся от токоведущих контактов якоря через щётки. Сами щётки и являются слабым местом такого двигателя – они быстро вырабатывает свой ресурс. Как правило, такой генератор находится под постоянной нагрузкой, при движении якоря щётки искрят. Несколько дней непрерывной работы такой установки способны полностью износить щётки, вследствие чего потребуется замена последних.

Лучшим вариантом является бесщёточный движок. В нём ротор с магнитами вращается в пространстве между статорными обмотками. Сами обмотки остаются неподвижными, им не нужны скользящие контакты

Благодаря такому простому решению установка может работать десятилетиями — важно лишь раз в сезон или в полгода смазывать подшипники двигателя, отвечающие за идеальное, без люфта, вращение ротора. Популярные решения на основе бесколлекторного двигателя – асинхронный или шаговый – доступны практически каждому домашнему «самодельщику»

Асинхронный двигатель применяется в электроинструментах – например, в точильном станке. Шаговый можно встретить в самых разнообразных устройствах – от мотор-колеса велосипеда до механического привода принтера или дисковода.

Особняком стоит переменный щёточный двигатель, используемый в перфораторах, болгарках, шуруповёртах, электролобзиках, электрорубанках. Их недостаток – необходимость удаления щёток и проточка ротора под неодимовые магниты. В результате из действующих обмоток остаётся лишь обмотка статора — роторная же удаляется полностью.

Ветряной генератор, изготовленный из вентилятора, потребует проточки ротора под неодимовые магниты. Конструкция мотора бытового вентилятора не рассчитана на получение электрического тока путём раскручивания ротора. Под такую же переделку подпадает и компьютерный кулер (охладитель микросхем) — вентилятор системного блока ПК или ноутбука.

Тракторный или автомобильный генератор использует дополнительную обмотку возбуждения, питающуюся от аккумулятора самой машины. Чтобы генератор выдал, например, переменный ток в 135 ампер напряжением 15 вольт, роторная обмотка возбуждения после включения зажигания потребляет постоянный ток от 3 А напряжением 12,6-14 В. Основным источником энергии для генератора по-прежнему является коленвал двигателя внутреннего сгорания, работающего на бензине, дизельном топливе или метане/пропане. Тракторный или автомобильный генератор потребует удаления обмотки возбуждения и установки вместо неё неодимовых магнитов.

Генератор для ветряка из автогенератора

Генератор является таким же основным элементом ветряка, как и крыльчатка. Если лопасти рабочего колеса преобразуют энергию ветра во вращательное движение, то генератор вращение превращает в электроэнергию. Его конструкция и возможности определяют производительность и мощность установки, способность работы на слабых потоках ветра.

При изготовлении ветряков вопрос об использовании самодельного или готового генератора встает практически всегда. Чаще всего к решению подходят комбинированным способом — используют готовый автомобильный генератор, иногда без конструктивных изменений, но чаще всего — с некоторыми доработками, повышающими чувствительность или выходную мощность.

Автомобильные генераторы представляют собой готовые устройства, созданные для выработки электрического тока заданного напряжения. Оно постоянно на выходе, что обеспечивает стабилизатор (регулятор) напряжения, удерживающий значения в узких рамках. Единственная особенность, требующая вмешательства, это режим работы — автомобильные генераторы приводятся от двигателя и работают на больших скоростях.

Причем, скорость вращения двигателя автомобиля не постоянна, она меняется на протяжении всего времени работы в значительных пределах — от 800 об/мин до 6000 об/мин, а иногда и больше. Кроме того, автомобильный генератор имеет предел по силе тока, превысить который устройство не сможет ни при каких обстоятельствах.

Законность установки ветрогенератора

Альтернативные источники энергии – мечта любого дачника или домовладельца, участок которого находится вдали от центральных сетей. Впрочем, получая счета за электроэнергию, израсходованную в городской квартире, и глядя на возросшие тарифы, мы осознаём, что ветрогенератор, созданный для бытовых нужд, нам бы не помешал.

Прочитав эту статью, возможно, вы воплотите свою мечту в реальность.

Ветрогенератор – отличное решение для обеспечения загородного объекта электроэнергией. Причем в ряде случаев его установка является единственным возможным выходом

Чтобы не потратить зря деньги, силы и время, давайте определимся: есть ли какие-либо внешние обстоятельства, которые создадут нам препятствия в процессе эксплуатации ветрогенератора?

Для обеспечения электроэнергией дачи или небольшого коттеджа достаточно малой ветроэнергетической установки, мощность которой не превысит 1 кВт. Такие устройства в России приравнены к бытовым изделиям. Их установка не требует сертификатов, разрешений или каких-либо дополнительных согласований.

Для того чтобы определиться с целесообразностью устройства ветрогенератора, необходимо выяснить ветроэнергетический потенциал конкретной местности (кликните для увеличения)

Впрочем, на всякий случай следует поинтересоваться, нет ли каких-либо местных нормативных актов, касающиеся индивидуального энергоснабжения, которые могли бы создать препятствия в установке и эксплуатации этого устройства.

Претензии могут возникнуть у ваших соседей, если они будут испытывать неудобства, связанные с эксплуатацией ветряка. Не забывайте, что наши права заканчиваются там, где начинаются права других людей.

Поэтому при покупке или самостоятельном изготовлении ветрогенератора для дома нужно обратить серьёзное внимание на следующие параметры:

Высота мачты. При сборке ветрогенератора нужно учитывать ограничения на высоту индивидуальных построек, которые существуют в ряде стран мира, а также местонахождение собственного участка. Знайте, что поблизости от мостов, аэропортов и тоннелей строения, высота которых превышает 15 метров, запрещены.
Шум от редуктора и лопастей. Параметры создаваемого шума можно установить при помощи специального прибора, после чего зафиксировать результаты замеров документально

Важно, чтобы они не превышали установленные шумовые нормы.
Эфирные помехи. В идеале при создании ветряка должна быть предусмотрена защита от создания телепомех там, где ваше устройство может такие неприятности обеспечить.
Претензии экологических служб. Эта организация может препятствовать вам в эксплуатации установки только в том случае, если она мешает миграции перелетных птиц. Но это маловероятно.

При самостоятельном создании и монтаже устройства учите эти моменты, а при покупке готового изделия обратите внимание на параметры, которые стоят в его паспорте. Лучше заранее обезопасит себя, чем впоследствии расстраиваться

• Целесообразность устройства ветряка обосновывается в первую очередь достаточно высоким и стабильным ветряным напором в местности;
• Необходимо располагать достаточно большим участком, полезная площадь которого не будет существенно сокращена из за установки системы;
• Из-за сопровождающего работу ветряка шума желательно, чтобы между жильем соседей и установкой было не менее 200 м;
• Убедительно аргументирует в пользу устройства ветрогенератора неуклонно повышающаяся стоимость электроэнергии;
• Устройство ветрогенератора возможно только в местностях, власти которых не препятствуют, а лучше еще и поощряют использование зеленых видов энергии;
• Если в регионе сооружения мини электростанции, перерабатывающей энергию ветра, случаются частые перебои, установка минимизирует неудобства;
• Владелец системы должен быть готов к тому, что вложенные в готовое изделие средства не окупятся сразу. Экономический эффект может стать ощутимым через 10 — 15 лет;
• Если окупаемость системы — не последний момент, стоит задуматься об сооружении мини электростанции собственными руками.

Конструктивные особенности и механика ветряного генератора

Принцип действия ветрогенератора заключается в преобразовании кинетической энергии в электроэнергию. Устройство состоит из ряда системных элементов, у каждого из которых имеется своя функция. Попытаемся с этим разобраться.

Опора (ее еще называют мачтой). На нее крепится пропеллер, поскольку на высоте большая вероятность «поймать» хороший ветер

Следовательно, изготовлению опоры следует уделить особое внимание, ведь данный элемент должен выдерживать требуемые нагрузки.

Лопасти. Они «ловят» воздушные массы, вследствие чего вращаются сами и вращают вал.

Вал. На него можно устанавливать сразу несколько генераторов, а также угловой редуктор, благодаря которому движение будет передаваться ниже, на кардан. Применение редуктора заметно повышает обороты.

Анемоскоп. Специальное устройство, которое применяется в мощных ветряных установках. Собирает сведения о направлении/скорости движения воздуха. В ветряках, сделанных своими руками, почти не используется – вместо него, как правило, устанавливают флюгер с поворотным механизмом.

Генератор. Он как раз и превращает кинетическую энергию в электроэнергию. Если то, производимый генератором, стабилен, то элемент можно подключить к аккумулятору.

Инвертор. Дает напряжение требуемой величины – к примеру, 220 вольт. Необходим, прежде всего, для удобства, поскольку большая часть современных приборов рассчитана именно на такое напряжение. Но заметим, что инвертор включают далеко не во все схемы, ведь предназначение ветряков может быть разным.

Аккумулятор (один или сразу несколько). Обеспечивает стабильность работы, подзаряжаясь в ветреное время и расходуя накопленную энергию после того, как ветер утихает.

Стоит заметить, что вертикальные ветряки необходимо поворачивать к ветру, ведь функционировать при боковом потоке они попросту неспособны. У горизонтальных же генераторов есть и другие преимущества. Ознакомимся с ними.

1. Турбины роторных устройств будут «ловить» ветер вне зависимости от того, с какой стороны он дует. Что крайне удобно в случае нестабильного/переменного ветра в регионе.
2. Соорудить горизонтальный ветряк гораздо проще, чем горизонтальный.
3. Конструкция может располагаться непосредственно на земле, но при условии, что ветра там достаточно.

Что же касается недостатков, то у горизонтального ветрогенератора он всего один – достаточно низкий коэффициент полезного действия.

Дополнительное электрооборудование

Как уже было сказано выше, неотъемлемой частью ветряной электростанции является аккумулятор, берущий на себя питание потребителей. при его выборе нужно помнить, что чем больше его емкость, тем дольше он сможет поддерживать напряжение в сети, но при этом и дольше будет заряжаться. Приблизительное время работы можно определить как то время, за которое исчерпается половина емкости аккумулятора (после этого падение напряжения станет уже ощутимым, кроме того, глубокий разряд снижает ресурс свинцово-кислотных батарей).

Пример: Так, аккумулятор емкостью 65 А*ч условно сможет отдавать в нагрузку 30-35 ампер-часов энергии. Много это или мало? Обычная лампа освещения мощностью 60 ватт потребует, с учетом наличия инвертора, преобразующего 12 В постоянного тока в 220 В переменного и имеющего собственный КПД в пределах 70%, тока в 7 ампер — это чуть больше четырех часов работы. Восстанавливать же растраченную энергию наш ветряк с условной мощностью 90 ватт даже в лучшем случае, при постоянном сильном ветре, будет не менее пяти часов. Как вы видите, при использовании ветрогенератора исключительно как автономного источника энергии электричество в вашем доме будет доступным лишь на несколько часов в день.

Вторым узлом системы электроснабжения становится инвертор. В нашем случае можно использовать как готовый автомобильный, так и извлеченный из источника бесперебойного питания

В любом случае важно не перегружать его потреблением тока, учитывая, что реальная эксплуатационная мощность его в 1,2-1,5 раза меньше указываемой максимальной мощности

Как вы можете видеть, привлекательность использования даровой энергии упирается во многочисленные ограничения, и даже единственный эффективный в средней полосе России вариант — ветрогенератор — неспособен обеспечивать длительную автономность.

Но вместе с тем эта идея неплоха и как источник аварийного электропитания и, особенно, как конструкторская задача — удовольствие от создания своими руками ветрогенераторной установки может в разы превосходить ее мощность.

Обслуживание ветрогенератора

Ветрогенератор, как и любое другое устройство, нуждается в техническом контроле и обслуживании. Для бесперебойной работы ветряка периодически проводят следующие работы.

1. Наибольшего внимания требует токосъёмник. Щётки генератора нуждаются в чистке, смазке и профилактической регулировке раз в два месяца.
2. При первых признаках неисправности лопастника (дрожание и разбалансировка колеса) ветрогенератор опускают на землю и ремонтируют.
3. Раз в три года металлические детали покрывают антикоррозийной краской.
4. Регулярно проверяют крепления и натяжение тросов.

Теперь, когда установка окончена, можно подключать приборы и пользоваться электроэнергией. По крайней мере, пока ветрено.