Домашний ветрогенераторы своими руками

Ветрогенератор простой домашний своими руками

Главная страница » Ветрогенератор простой домашний своими руками

Альтернативная энергия, добываемая посредством «ветряной мельницы» — заманчивая идея, охватившая огромное число потенциальных потребителей электричества. Что же, электромехаников разного калибра, пытающихся сделать ветрогенератор своими руками, можно понять. Дешёвая (практически бесплатная) энергетика всегда ценилась на вес золота. Между тем установка даже простейшего домашнего ветрогенератора даёт реальную возможность получить бесплатный ток. Но как сделать домашний ветрогенератор своими руками? Как заставить работать систему энергии ветра? Попробуем раскрыть занавес тайны с помощью опыта бывалых электромехаников.

Основа домашнего ветрогенератора

Тема изготовления и установки самодельных ветряных генераторов очень широко представлена в сети Интернет. Однако большая часть материала – это банальное описание принципов получения электрической энергии от природных источников.

Теоретическая методика устройства (установки) ветрогенераторов уже давно известна и вполне понятна. А вот как обстоят дела практически в бытовом секторе – вопрос, раскрытый далеко не полностью.

Чаще всего в качестве источника тока для самодельных домашних ветрогенераторов рекомендуют выбирать автомобильные генераторы или асинхронные двигатели переменного тока, дополненные неодимовыми магнитами.

Процедура переделки асинхронного электродвигателя переменного тока под генератор для ветряка. Заключается в изготовлении «шубы» ротора из неодимовых магнитов. Крайне сложный и долговременный процесс

Однако оба варианта требуют существенной доработки, нередко сложной, дорогостоящей, отнимающей много сил и времени. Куда проще и легче во всех отношениях установить электродвигатели, подобные тем, что выпускались прежде и выпускаются теперь фирмой Ametek (пример) и другими.

Для домашней ветрогенераторной установки подходят моторы постоянного тока напряжением 30 – 100 вольт. В режиме генератора от них можно получить примерно 50% от заявленного рабочего напряжения.

Следует отметить: при работе в режиме генерации электродвигатели постоянного тока требуется раскручивать до скорости выше номинальной. При этом каждый отдельно взятый мотор из десятка одинаковых экземпляров, может показывать совершенно разные характеристики.

Поэтому оптимальный подбор электродвигателя к домашнему ветрогенератору логичен при следующих показателях:

1. Высокий параметр рабочего напряжения.
2. Низкий параметр RPM (угловая скорость вращения).
3. Высокое значение рабочего тока.

Так, удачным под установку выглядит мотор производства фирмы Ametek с рабочим напряжением 36 вольт и угловой скоростью вращения — 325 об/мин. Именно такой электродвигатель используется в конструкции ветрогенератора – установки, что описана ниже в качестве примера домашнего ветряка.

Мотор постоянного тока для домашнего ветрогенератора. Оптимальный вариант из числа продуктов, изготовленных фирмой Ametek. Также удачно подходят подобные электродвигатели производства других фирм

Проверить эффективность любого похожего мотора несложно. Достаточно подключить к электрическим выводам обычную автомобильную лампу накаливания на 12 вольт и крутануть вал мотора рукой. При хороших технических показателях электродвигателя лампа обязательно зажжётся.

Ветрогенератор в домашнем конструкторском наборе

Итак, можно считать, что выбран генератор — главная деталь системы регенерации энергии ветра. Остаётся добавить:

• винт на три лопасти,
• флюгерную систему,
• мачту металлическую,
• контроллер заряда АКБ.

Желательно, но не обязательно, соблюсти последовательность производства всех оставшихся частей ветряного генератора. Последовательность – это порядок, который необходим в любом деле для достижения результативности. Очевидно: существенную помощь в строительстве энергетической машины оказывают готовые наборы:

Изготовление лопастей пропеллера

Достаточно лёгким и простым видится изготовление лопастей винта генератора из пластиковой трубы диаметром 150-200 мм.

Для описываемой конструкции домашнего ветрогенератора были сделаны (вырезаны) три лопасти. Материал: 152-миллиметровая сантехническая труба. Длина каждой лопасти – 610 мм.

Лопасти для пропеллера домашнего ветрогенератора. Элементы пропеллера изготовлены из обычной сантехнической трубы, что широко используется в хозяйстве ЖКХ

Сантехническая труба изначально отрезается по размеру длины с небольшим запасом на обработку. Затем отрезанный кусок рассекается по осевой линии на четыре одинаковых части. Каждая часть вырезается по несложному шаблону рабочей пропеллерной лопасти. Все кромки резов необходимо тщательно зачистить – отполировать для лучшей аэродинамики.

Элементы пропеллера ветрогенератора – пластиковые лопасти, закрепляются на шкиве, собранном из двух отдельных дисков. Шкив насаживается на вал мотора и притягивается винтом. Та часть ступицы, на которой крепятся лопасти, имеет диаметр 127 мм. Другая часть – шестерня, в диаметре имеет размер 85 мм. Обе детали ступицы не изготавливались специально.

Закреплённые на ступице лопасти винта домашнего ветряка. Собранный из подручных деталей и готовый к установке на домашний ветрогенератор простейший винт

Металлический диск и шестерню удалось найти в старом техническом хламе. Но диск был без отверстия под вал, а шестерня имела малый диаметр. Объединением этих деталей в единое целое удалось решить проблему соотношения массы и диаметра.

После закрепления лопастей, осталось лишь закрыть торец ступицы пластиковым обтекателем (опять же для аэродинамики).

Флюгерная основа ветрогенератора

Обычный деревянный брусок (желательно из твёрдых пород) длиной 600 мм подойдёт для флюгерной основы. На одном конце бруска хомутами закрепляется электродвигатель, на другом монтируется «хвост».

Флюгерная часть установки, куда поставлены двигатель и хвост ветряка. Мотор дополнительно закрепляется хомутами, хвост накладными брусочками

Хвостовая часть сделана из листового алюминия – это вырезанный прямоугольный кусок, который попросту устанавливается между наставными брусочками и скрепляется винтами.

Для улучшения свойств долговечности, деревянный брусок рекомендуется дополнительно обработать пропиткой и покрыть сверху лаком. На нижней плоскости бруска, на расстоянии 190 мм от заднего торца бруса, через опорный фланец закрепляется трубчатый отвод под соединение с мачтой.

Флюгерная система домашнего ветряка (нижняя её часть), изготовленная из простых доступных деталей. Такие детали найдутся у каждого владельца домашнего хозяйства

Недалеко от точки закрепления фланца, на стенке трубы высверливается отверстие d=10-12 мм под вывод кабеля сквозь трубу от ветрогенератора к накопителю энергии.

Основание и шарнирная мачта

Тогда как уже готова флюгерная часть домашнего ветрогенератора, наступает очередь производства опорной мачты. Домашнюю установку вполне достаточно поднять на высоту 5-7 метров. Металлическая труба d=50 мм (внешний d=57 мм) в самый раз подходит под мачту этого проекта ветрогенератора для дома.

Опорная тарелка под нижнюю часть мачты домашнего ветряка сделана из толстой листовой фанеры (20 мм). Диаметр блина 650 мм. По краям фанерного блина, равномерно по кругу и с отступом 25-30 мм просверлены 4 отверстия d=12 мм.

Нижняя и верхняя части, которые встанут между мачтой. Слева опорная площадка с установленным на поверхности шарнирным механизмом подъёма/спуска ветрогенератора

Эти отверстия предназначены под временное (или постоянное) штыревое крепление на грунт. Для прочности установки фанеру снизу можно усилить стальным листом. На поверхности опорной тарелки прикреплена конструкция, собранная из металлических сантехнических фланцев, патрубков, уголков и муфты-тройника.

Между уголками и муфтой-тройником резьбовое сочленение выполнено не до конца. Это сделано специально, чтобы получить эффект шарнира. Таким образом, подъём или спуск ветрогенератора можно осуществлять без труда в любой момент.

Подставка под мачту ветряка оснащается четырьмя отверстиями для дополнительного крепления штырями на грунт. Так, примерно, выглядит состояние опорного элемента, когда мачта установлена и поднята

Муфта-тройник центральным отводом соединена с куском трубы, в нижней части которой установлен ограничитель для трубы мачты. Мачтовая труба надевается на трубчатый кусок меньшего диаметра до упора в ограничитель.

Примерно так же соединяется верхняя часть мачты и флюгерная система ветряка. Но там, в качестве ограничителя, внутри мачтовой трубы установлены подшипники.

Крепление мачты растяжками выполняется стандартно с применением обычных хомутов, которые несложно сделать своими руками из листового металла

Так что, для сборки всей мачтовой системы и потребуется, без каких-либо креплений, всего лишь соединить нижнюю и верхнюю части с мачтовой трубой. Затем, благодаря шарнирному устройству поднять ветрогенераторную установку и зафиксировать мачту растяжками.

Удобство шарнирной системы очевидно. К примеру, на случай непогоды ветрогенератор можно быстро «уложить» на землю, сохранив от разрушения и так же быстро установить в рабочее положение.

Домашний ветрогенератор и схема контроллера

Контроль напряжений и токов, снимаемых с генератора домашней ветряной энергетической установки и подаваемых на аккумуляторные батареи, необходим обязательно. Иначе АКБ быстро выйдет из строя.

Причина очевидна: нестабильность зарядного цикла и нарушения параметров зарядки. Или же следует применять, к примеру, новые аква-аккумуляторы, которым не страшны хаотичные циклы, завышенные напряжения и токи.

Функции контроля достигаются сборкой и включением в конструкцию домашнего ветрогенератора простой электронной схемы. Домашние ветряные установки обычно комплектуются относительно простыми схемами.

Принципиальная схема контроллера заряда АКБ ветроэнергетической установки, сборка которой описывается в этой публикации. Минимум электронных компонентов и высокая надёжность

Главное назначение схем – управление реле, переключающего выходы ветрогенератора на аккумуляторную батарею или на балластную нагрузку. Переключение выполняется в зависимости от текущего уровня напряжения на клеммах АКБ.

Традиционная для домашних ветряков схема контроллера применялась и в этом случае. Электронная плата содержит небольшое число электронных компонентов. Схему достаточно просто спаять своими руками в домашних условиях.

Принцип построения обеспечивает зарядку аккумуляторов до момента, пока не будет достигнут граничный предел напряжения на клеммах. Затем реле переключает линию на установленный балласт. Реле нужно брать с контактной группой под высокие токи, не менее 40-60А.

Настройка схемы предполагает регулировку триммеров под установку соответствующих напряжений контрольных точек «А» и «В». Оптимальные значения напряжений в этих точках равны: для «А» — 7,25 вольт; для «В» — 5,9 вольт.

Если схема настроена под такие параметры, аккумуляторная батарея будет отключаться при достижении на клеммах напряжения 14,5 В и вновь подключаться к линии ветрогенератора при напряжении на клеммах 11,8 В.

Структурная электрическая схема домашнего ветряка: А1…А3 — аккумуляторная батарея; В1 — вентилятор; Ф1 — сглаживающий фильтр; Л1…Л3 — лампы накаливания (балласт); Д1…Д3 — мощные диоды

Схемой ветрогенератора предусмотрено управление вентилятором «3» (может использоваться для вентиляции газов АКБ) и альтернативной нагрузкой «4» через силовые транзисторы серии IRF.

Состояние выходов отмечают светодиоды красного и зелёного свечения. Предусмотрена установка ручного управления состоянием контроллера через кнопки «1» и «2».

Особенности подключения системы

Завершая публикацию, следует отметить одну важную особенность. Подключение контроллера (при условии уже работающей турбины) необходимо проводить следующей последовательностью:

1. Подключить контакты «АКБ» на клеммы аккумулятора.
2. Подключить контакты ветрогенератора на клеммы реле.

Если такую последовательность не соблюдать, существует высокий риск вывода контроллера из строя.

Установка ветрогенератора 5 кВт — видео гид

Источник

Ветрогенератор для частного дома своими руками

Ветрогенератор для частного дома своими руками можно собрать без каких-либо ограничений со стороны закона, взяв при этом подручные средства. Варьируя мощность своего изделия, можно получить бесплатную электроэнергию, которой хватит не только для освещения в доме и на участке, но и для других нужд.

Правовая сторона вопроса

Ветряки относятся к малым энергетическим установкам. При их мощности до 1 квт они практически приравниваются к бытовым приборам. В связи с этим справки и документы для установки не собираются. Также не взимается никакого налога.

То есть любой гражданин вправе устанавливать себе ветряк и получать бесплатную электроэнергию. Этот вопрос на сегодняшний день четко не регулируется законодательством, потому что такие источники энергии не считаются распространенными.

Тем не менее при подготовке к работам можно ознакомиться с некоторыми нормативами. Например, обратиться к Постановлению Кабинета Министров «О векторе госполитики в области нетрадиционных источников энергии».

Здесь прописано, что ветроустановки до 75ти киловатт не требуют проведения для них экспертиз и их сертифицирования. В правительственном распоряжении от 2009 года подробно излагаются важные направления политики по вопросу пользования ветряных электрогенераторов. Исходя из изложенной здесь информации, ограничений для инициативных действий граждан по установке себе ветровой электростанции нет.

Но при этом рекомендуется заранее ознакамливаться с нормативными актами местного правительства на тему энергодобычи. Эти знания помогут для отпугивания лиц, высказывающих неуместные претензии. В Ленобласти, например, имеется подобное разрешение на местном уровне. Никаких препятствий к установке ветряэлектростанции в частном порядке не выявляется.

По идее их не должно быть ни в одном регионе, раз на федеральном уровне имеется на это ряд разрешений. Но лучше подготовиться в полном объеме и уточнить, нет ли каких-либо двухсмысленных формулировок в местных законах.

Важно! Рекомендуется заранее согласовать этот вопрос с соседями. Несмотря на отсутствие запретов, судебной практики по разбору претензий от недовольных соседей тоже нет. Поэтому нет четкого понимания, как будет развиваться ситуация, если соседям каким-то образом помешает установка ветрогенератора.

Разновидности генераторов

Установка роторного типа имеет несколько преимуществ. Среди них экономичность установки и легкость замены деталей, отсутствие сильных шумов и надежность механизмов. При этом есть и недостатки. Например, невысокая производительность, резкое реагирование на внезапные порывы ветра с риском срыва пропеллера. При использовании преобразователя в 1000 ватт и аккумулятора 75А можно обеспечить себе освещение даже на участке, подпитку для видеофиксации и сигнализации.

Аксиальный ВЭС на неодимовых магнитах это следующая разновидность. Он имеет высокий КПД, характеризуется низкой вибрационной и шумовой выработкой, автономностью работы без постоянного контроля со стороны человека.

К недостаткам относится относительно высокая стоимость деталей, хрупкость магнитов при ударах (например, если врезалась птица) и зависимость их свойств от температурного режима, низкая устойчивость перед коррозийными изменениями. Аксиальные ветровые генераторы своими руками бывают однофазного и трехфазного типа. Последний считается лучшим.

Классификация

Классифицировать ветряные станции можно по разным признакам.

Как сделать ветряной генератор. Разновидности:

• по числу пропеллерных лопастей: одна/две/три и более;
• по материалам, из которых изготовляют лопасти (для ветроколеса или турбины);
• по расположению оси вращения по отношению к земной поверхности;
• по различиям в шаге у винта.

Понять все пункты с первого прочтения, не зная конструктивные особенности и схему сборки, непросто. Многолопастные ветряки начинают вращение пропеллера даже при малых порывах ветра. Они хорошо подходят не только для извлечения энергии, но и для дополнительных функций (как извлечение воды из скважин).

Лопастные детали бывают сделаны по типу паруса или из жесткого материала: металла, стеклопластика. Первые отличаются своей дешевизной по сравнению со вторыми, но они часто требуют ремонта.

Ось вращения может располагаться в разных направлениях относительно земли: горизонтально или вертикально. Установку того или иного типа нужно производить с учетом достигаемых целей. Горизонтальный дает больше мощности, а вертикальный — гарантируют работу генератора даже при незначительном ветре.

Шаги у винта бывают фиксированные или коррелирующиеся. Второй тип дает возможность менять скорость вращения, но конструкт получается массивней. Зафиксированный шаг дает больше гарантий по бесперебойной работе и само устройство здесь проще.

Номинал генерируемого напряжения

При изготовлении ВЭС на 220 вольт преобразовательные величину напряжения детали не потребуются. Но нужно учесть, что функционал конструкций зависим от порывов ветра. Потребуется стабилизатор, который будет осуществлять регуляцию на разных валовых оборотах.

Обычно здесь используют мощный двигатель, на который ставят винт, закрепляя его к роторному валу. Для этого подходят электрические двигатели от разных электроустановок (даже пылесосов).

Популярнейшей конструкцией является ветрогенератор из автомобильного генератора. Переделывать автогенератор не потребуется. В итоге мы получаем 12 или 14 вольт энергии. Лопасти здесь можно крепить прямо на вал.

Такой ветрогенератор получится использовать в автономном режиме, подзаряжаясь от аккумулятора. При необходимости добиться 220 вольт потребуется преобразователь. Лучший вариант — источник беспрерывного питания.

Типовые примеры самодельных ветрогенераторов

Даже из подручных средств получится сделать ВЭС с «детским» моторчиком или более мощную конструкцию. Чтобы понять, как сделать ветряную электростанцию, надо разобраться в ее составных частях.

Пропеллер

Его можно изготавливать даже из пластиковых бутылок. Получаются неустойчивые перед физическим и погодным воздействием лопасти, а также малая мощность установки. Но такой вариант часто используется умельцами, решившими, что им нужна ветряная электростанция для дома своими руками. Надо всего лишь вырезать в бутылках полости для ветрозабора.

Также допустимо изготовить конструкцию из охладителя блочных элементов питания от компьютера. Но мощность такой ВЭС минимальна — хватит на подзарядку девайсов. Лопасти делают и из алюминиевых листов. Они вполне прочны и легки по весу. Альтернатива — разрезанные жестяные банки, половины 200литровых железных баков. Чем тяжелее изготавливаемые лопасти, тем надежнее должен быть остальной конструкт.

Генератор

Можно брать готовый автогенератор или двигатель от бытовой аппаратуры и техники для ремонта (принтер, шуруповерт, стиральная машина). Мощность получается разной. Также генератор допустимо собирать самостоятельно. Популярный пример — ветрогенератор на неодимовых магнитах. Для него можно сделать расчет мощности под ветронагрузку. Кроме этого, мастера переделывают роторы имеющихся генераторов либо создают свои конструкции с обмотками (например, из стартера).

Мачта

Длина мачты даже для ветрогенераторов без лопастей не должна превышать положенных норм. Она определяется с учетом особенностей дачного или другого участка, где устанавливается ВЭС. Над некоторыми участками проходят посадочные глиссады к близкорасположенному аэродрому либо рядом идет линия электропередач.

В стандарте при обычной ветровой нагрузке можно поднять мачту до 15 метров. При ее большой площади сечения может возникать тень, падающая на соседний участок. Это является поводом для разбирательств. При наличии деревьев, также образующих тени, и отсутствии по этому поводу претензий от соседей это не такая уж значимая проблема.

Какой лучше

Во-первых, мастеру придется решить сделать ли горизонтальный или вертикальный ветрогенератор своими руками. Оптимальным будет изготовление второго, поскольку это проще в домашней обстановке. На ось вращения здесь не влияет факт поддува с конкретной стороны. К тому же механизмы для периодического техобслуживания располагаются в нижней части и нет потребности подниматься наверх.

В качестве генератора для ветряка хорошо подходит асинхронный двигатель. Переделка будет вполне доступной.

Схема для ветрогенератора своими руками. Действия поэтапно:

1. Проточить ротор под магниты.
2. Наклеить их к ротору и залить «эпоксидкой» для закрепления.
3. Перемотать статор толстым проводом для сокращения напряжения и поднятия токовой силы.
4. Собранный генератор искусственно прокрутить и для проверки подключить какие-нибудь приборы.
5. Лопасти сделать из пластиковых труб 16-тисантиметровым диаметром.
6. Сварить стойку с поворотной осью. Конструкция делается по схеме ветряка с отводом головки от ветра посредством складывания хвоста (генератор смещается от осевого центра).
7. Собрать контроллер, через который подключиться к аккумулятору.

В качестве донора использовать трехфазный асинхронный двигатель. Главный принцип это получение напряжения через преобразование кинетического момента в электрический ток. Лучше пользоваться четкими чертежами на бумаге для достижения хорошего результата работы.

Вопросы

Кирилл, 33 года (г. Сортавала): Как определяется скорость ветра для установки ветряка?

Ответ: Зачастую ветровые электростанции достигают нужной мощности при скорости ветра 9-12 метров в секунду. Примерные значения размещаются в открытых источниках. Например, база данных метеостанции. Самостоятельные просчеты в точном выражении получится получить только при исследовании длиной в год.

Валерий, 41 год (г. Заозерный): Чем быстрее вращение, тем больше мощности?

Ответ: Не всегда. Все зависит от конструкции. Например, мощность ветроколеса с разным числом лопастей, но их одинаковым диаметром — одинаковая. Хотя скорость вращения будет отличаться. К тому же слишком быстрая работа может привести к повреждению конструкта, ухудшению смазочных свойств втулок и роторных подшипников.

Источник