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

Как сделать ветрогенератор своими руками

Ветер – это бесплатная энергия! Так давайте же её использовать в личных целях. Если создание ВЭС в промышленных масштабах это очень дорого, потому что кроме генератора нужно провести ряд исследований и расчётов, государство не берет на себя такие расходы, а инвесторам в странах бывшего СССР – это, почему-то не вызывает особого интереса. То в частном порядке можно сделать мини-ветряк для собственных нужд. Стоит понимать, что проект перевода вашего дома на альтернативную энергию очень дорогое занятие.

Как уже было сказано: нужно произвести длительные наблюдения и расчёты, чтобы подобрать оптимальное соотношение размеров ветряного колеса и генератора, подходящее к вашему климату, розе ветров и среднегодовой скорости ветра.

Эффективность ветроэлектрической установки в пределах одного региона может отличаться в разы, это связано с тем, что движение ветра зависит не только от климатического пояса, но и от рельефа местности.

Однако вы можете узнать, что такое ветроэнергетика с минимальными затратами собрав бюджетную установку для питания маломощной нагрузки, типа смартфона, лампочек или радиоприёмника. При должном подходе вы можете обеспечить электроэнергией небольшой дом или дачный участок.

Давайте рассмотрим каким образом можно сделать простейшую ветроэлектрическую установку своими руками.

Содержание статьи

Маломощные ветряки из подручных средств

Компьютерный кулер представляет собой бесколлектроный двигатель, который в своем первоначальном виде не представляет практической ценности.

Его нужно перемотать, так как в оригинале обмотки соединены неподходящим образом. Мотать катушки поочередно:

По часовой стрелке;

Против часовой стрелки;

По часовой стрелке;

Против часовой стрелки.

Соединять соседние катушки нужно последовательно, а еще лучше мотать одним куском провода переходя от одного паза к другому. Толщину провода в этом случае подбирать произвольно, лучше будет если вы намотаете как можно больше витков, а это возможно при использовании наименее тонким проводом.

Выходное напряжение с такого генератора будет переменным, а его величина будет зависеть от оборотов (скорости ветра), установите диодный мост из диодов Шоттки, чтобы выпрямить его до постоянного, обычные диоды подойдут, но будет хуже, т.к. на них упадёт напряжение от 1 до 2-х вольт.

Лирическое отступление, немного теории

Запомните величина ЭДС равняется:

где L – длина проводника помещенного в магнитное поле; V – скорость вращения магнитного поля;

При модернизации генератора вы можете влиять только на длину проводника, то есть на количество витков каждой из катушек. Количество витков – определяет выходное напряжение, а толщина провода – максимальную токовую нагрузку.

На практике влиять на скорость ветра нельзя. Однако из этой ситуации тоже есть выход, можно, узнав типовую скорость ветра для вашей местности спроектировать подходящий по оборотам винт для ветроэлектрической установки, а также редуктор или ременную передачу, для обеспечения достаточных оборотов для генерации нужного по величине напряжения.

ВАЖНО: Быстрее не значит лучше. При слишком большой скорости вращения ветрогенератора сократиться его ресурс, ухудшаться смазочные свойства втулок или подшипников ротора, и он заклинит, а быстрее всего произойдет пробой изоляции обмоток в генераторе.

Генератор состоит из:

Промышленные конструкции ветрогенераторов:

Увеличиваем мощность генератора из компьютерного кулера

Во-первых, чем больше лопастей и диаметр колеса – тем лучше, поэтому присмотритесь к 120-мм кулерам.

Во-вторых, мы уже сказали, что напряжение зависит и от магнитного поля, дело в том, что промышленные генераторы высокой мощности имеют обмотки возбуждения, а низкой мощности – сильные магниты. В кулере магниты крайне слабые и не позволяют добиться хороших результатов от генератора, да и зазор между ротором и статором весьма велик – порядка 1 мм, и это при и без того слабых магнитах.

Решение этой проблемы кардинально изменить конструкцию генератора. Вернее, от кулера потребуется только крыльчатка, в качестве самого генератора применим моторчик от принтера или любой другой бытовой техники. Наиболее часто встречаются щеточные двигатели с возбуждением от постоянных магнитов.

В результате это будет выглядеть так.

Мощности подобного генератора хватит, чтобы запитать светодиоды, радиоприемник. Для подзарядки телефона его не хватит, телефон будет отображать процесс заряда, но ток будет крайне мал, до 100 Ампер, при ветре 5-10 метров в секунду.

Шаговые двигатели в роли ветрогенератора

Шаговый двигатель очень часто встречается в компьютерной и бытовой технике, в различных проигрывателях, флоппи-дисководах (интересны старые модели 5.25”), принтерах (особенно матричных), сканерах и т.д.

Данные двигатели без переделок могут работать в роли генератора, они представляют собой ротор с постоянными магнитами, и статор с обмотками, типовая схема подключения шагового двигателя в режиме генератора изображена на рисунке.

В схеме установлен линейный стабилизатор на 5 Вольт, типа L7805, что позволит без опасения подключать мобильные телефоны к такому ветряку для их зарядки.

На фото генератор из шагового двигателя с установленными лопастями.

Двигатель в конкретном случае с 4-мя выходными проводами, схема соответственно под него. Двигатель с такими габаритами в режиме генератора выдаёт примерно 2 Вт при слабом ветре (скорость ветра около 3 м/с) и 5 м/с при сильном (до 10 м/с).

Кстати вот аналогичная схема со стабилитроном, вместо L7805. Позволяет заряжать Li-ion батареи.

Доработка самодельного ветряка

Чтобы генератор работал эффективнее нужно сделать ему направляющий хвостовик и закрепить его на мачте подвижно. Тогда при изменении направления ветра – будет изменяться направление ветрогенератора. Тогда возникает следующая проблема – кабель, идущий от генератора к потребителю будет закручиваться вокруг мачты. Чтобы это решить нужно обеспечить подвижный контакт. На Ebay и Aliexpress продаётся готовое решение.

Нижних три провода – неподвижны идут вниз, а верхний пучок проводов – подвижен, внутри установлен скользящий контакт или щеточный механизм. Если у вас нет возможности купить, проявите смекалку, и, вдохновившись решением конструкторов автомобиля Жигули, а именно реализацией подвижного контакта кнопки сигнала на руле и сделайте что-то похожее. Или воспользуйтесь контактной площадкой от электрочайника.

Соединив разъёмы, вы получите подвижный контакт.

Мощный ветрогенератор из подручных средств.

Для получения большей мощности вы можете использовать два варианта:

1. Генератор из шуруповерта (10-50 Вт);

2. Ветрогенератор из автомобильного генератора.

Из шуруповерта понадобиться только моторчик, вариант аналогичен предыдущему, в качестве винта вы можете использовать лопасти от вентилятора, это увеличит итоговую мощность вашей установки.

Вот пример реализации такого проекта:

Обратите внимание как здесь реализована шестеренчатая повышающая передача – вал ветрогенератора расположен в трубе, на его конце расположена шестерня, которая передаёт вращение меньшей шестерне закрепленной на валу двигателя. Повышение оборотов двигателя имеет место и в промышленных ветряных электроустановках. Редуктора применяются повсеместно.

Однако в условиях самоделки изготовить редуктор становиться большой проблемой. Вы можете извлечь редуктор из электроинструмента, он там нужен чтобы понизить высокие обороты на валу коллекторного двигателя в нормальные обороты патрона на дрели, или диска болгарки:

В дрели установлен планетарный редуктор;

В болгарке установлен угловой редуктор (станет полезным для монтажа некоторых установок и уменьшит нагрузку с хвоста ВЭУ);

Редуктор от ручной дрели.

Такой вариант самодельного ветрогенератора уже может заряжать 12 В аккумуляторы, однако нужен преобразователь для формирования зарядного тока и напряжения. Эту задачу можно упростить применив автомобильный генератор.

Ветрогенератор из автомобильного генератора

Автомобильный генератор состоит из статора с трёхфазной обмоткой, и ротора со щёточным узлом и катушкой возбуждения. К нагрузке такой генератор подключается через диодный мост собранный по схеме Ларионова, он обычно расположен на задней крышке генератора.

Преимущество такого генератора – возможность использовать его для зарядки автомобильных аккумуляторов, в принципе он для этого и предназначен. Автогенераторы имеют встроенное реле-регулятор напряжения, что избавляет от необходимости покупать дополнительные стабилизаторы или преобразователи.

Однако автолюбители знают, что на низких холостых оборотах, примерно 500-1000 Об/мин мощность такого генератора мала, и он не обеспечивает должного тока для заряда аккумулятора. Это приводит к необходимости подключения к ветроколесу через редуктор или ременную передачу.

Отрегулировать количество оборотов при нормальной для ваших широт скорости ветра можно с помощью подбора передаточного числа либо с помощью правильно спроектированного ветроколеса.

Полезные советы

Пожалуй, самая удобная для повторения конструкция мачты для ветряка – изображена на картинке. Такая мачта растягивается на тросах, закрепленных на держателях в земле, что обеспечивает устойчивость.

Важно: Высота мачты должна быть как можно большей примерно 10 метров. На большей высоте ветер сильнее, потому что для него нет препятствий в виде наземных сооружений, холмов и деревьев. Ни в коем случае не устанавливайте ветрогенератор на крыше своего дома. Резонансные колебания крепежных конструкций могут вызвать разрушение его стен.

Позаботьтесь о надёжности несущей мачты, ведь конструкция ветряка на базе такого генератора значительно утяжеляется и представляет собой уже довольно серьезное решение, которое может осуществлять автономное электроснабжение дачи с минимальным набором электрических приборов. Устройства, которые работают от 220 Вольт можно запитать от инвертора 12-220 В. Самый распространённый вариант такого инвертора – блок бесперебойного питания для ПК.

Лучше использовать генераторы от дизельных, в т.ч. грузовых автомобилей, ведь они рассчитаны для работы на низких оборотах. В среднем дизельный двигатель крупного грузовика работает в диапазоне оборотов от 300 до 3500 об/мин.

Современные генераторы выдают 12 или 24 Вольт, а ток в 100 Ампер – уже давно стал нормальным. Проведя несложные вычисления можно определить, что такой генератор максимально выдаст вам до 1 кВт мощности, а генератор от жигулей (12 В 40-60 А) 350-500 Вт, что уже довольно приличная цифра.

Каким должно быть ветроколесо для самодельной ВЭУ?

Я упомянул в тексте о том, что ветроколесо должно быть большим и с большим количеством лопастей, на самом деле это не так. Это утверждение было справедливо для тех микро-генераторов, которые не претендуют на звание серьезных электрических машин, а скорее экземпляры для ознакомления и досуга.

На самом деле проектирование, расчёт и создание ветроколеса – это очень сложная задача. Энергия ветра будет использоваться рациональнее, если оно выполнено очень точно и идеально выведен «авиационный» профиль, при этом он должен быть установлен с минимальным углом к плоскости вращения колеса.

Реальная мощность ветроколес с одинаковым диаметром и разным количеством лопастей – одинаково, разница лишь в скорости их вращения. Чем меньше крыльев – тем больше оборотов в минуту, при том же ветре и диаметре. Если вы собираетесь добиться максимальных оборотов вы должны максимально точно смонтировать крылья с минимальным углом к плоскости их вращения.

Ознакомьтесь с таблицей из книги 1956 года «Самодельная ветроэлектростанция» изд. ДОСААФ Москва. На ней показана связь диаметра колеса, мощности и оборотов.

Диаметр ветроколеса (м)	1,6	2,0	2,5	3,0	4,0	5,0
Число оборотов в минуту (при ветре 7 — 8 м/с)	670	450	360	300	225	180
Мощность (при ветре 7—8 м/сек) (ватт)	65 — 80	100 — 130	200	300	500	1000

В домашних условиях эти теоретические выкладки дают мало толку, любители делают ветроколеса из подручных средств, в ход идёт:

Пластиковые канализационные трубы.

Собрать своими руками быстроходное 2-4 лопастное ветроколесо можно из канализационных труб, кроме них нужна ножовка или любой другой режущий инструмент. Использование этих труб обусловлено их формой, после обрезки они имеют вогнутую форму, что обеспечивает высокую отзывчивость к потокам воздуха.

После обрезки их закрепляют с помощью БОЛТОВ на металлической, текстолитовой или фанерной болванке. Если вы собрались делать её из фанеры – лучше переклейте и скрутите саморезами с обеих сторон несколько слоев фанеры, тогда у вас получится добиться жесткости.

Вот идея двух лопастной цельной крыльчатки для генератора из шагового двигателя.

Выводы

Вы можете сделать ветроэлектрическую установку начиная от малых мощностей – единиц Ватт, для питания отдельных светодиодных светильников, маячков и мелкой техники, до хороших значений мощности в единицах киловатт, накапливать энергию в аккумуляторе, использовать её в исходном виде или преобразовывать до 220 Вольт. Стоимость такого проекта будет зависеть от ваших потребностей, пожалуй, самым дороги элементом является мачта и аккумуляторы, может оказаться в пределах 300-500 долларов.

Источник