Ветрогенератор для частного дома – устройство, принцип работы, разновидности, самодельный ветряк, правила выбора, монтаж
При наличии в местности проживания постоянных ветров покупка и установка ветрогенератора вполне целесообразна. Однако прежде чем приобретать его, необходимо понять его устройство, принцип действия и основные достоинства и недостатки. Разберем эти аспекты более детально.
Главные компоненты
Устройство ветрогенератора базируется на превращении кинетической силы ветровой нагрузки в механическую энергии с последующим преобразованием ее в электроэнергию. Для воплощения последовательных действия данной переходной цепочки прибор оснащается следующими основными узлами:
- Лопастный пропеллер. Количество лопастей может варьироваться в широком диапазоне от модели к модели – от двух и трех до десяти и более.
- Ротор. Элемент турбины, вращающийся под действием лопастей.
- Редуктор. Передает и регулирует частоту вращения от ротора к генератору.
- Генератор. Преобразуется механическую силу в электроэнергию.
- Инвертор – преобразователь тока из переменного значения в постоянное.
- Аккумуляторная батарея. Запасает электроэнергию на случай отключения и экономной работы ветрогенератора, а также простоя в случае безветрия.
- Защитный корпус. Предохраняет оборудование от различного рода внешних факторов.
- Аэро-компоненты. Крылья, хвост – для лучшего улавливания и подстройки пропеллера под ветровой поток.
Обратите внимание! Современные производители выпускают ветровые домашние генераторы, не нуждающиеся в сильном ветровом потоке. Они способны продуктивно функционировать при силе ветра всего в 4 м/сек.
Принцип действия
Механизм работы ветрогенератора напрямую связан с особенностями его конструкции – на одной оси установлены пропеллер и хвостовик с точкой противовеса, приходящейся на место крепления к вертикальной мачте. Действие происходит по следующему алгоритму:
- Установленные на одной оси пропеллер и хвостовик улавливают потоки ветра и передают лопастям.
- Начинаясь вращаться, лопасти передают момент движения генераторной турбине.
- Вращение ротора приводит к образованию индукционного магнитного поля и образованию переменного электрического тока.
Достоинства и недостатки
Автономная ветряная электростанция для частного дома имеет следующий ряд плюсов:
- Прибор работает за счет фактически неисчерпаемого и возобновляемого вида энергетического ресурса.
- Существенные затраты связаны только с покупкой, доставкой, установкой и подключением. На обслуживание средства практически затрачиваются. Поэтому на ветряк требуются единократные вложения средств, которые быстро окупаются в последующем применении.
Ветрогенератор своими руками: из автомобильного генератора и на неодимовых магнитах — как сделать лопасти самому для частного дома
- Получаемый вид энергии и применяемая для этой цели техника полностью экологически безопасны.
- Генераторы приспособлены ко всем климатическим зонам и защищены от негативных погодных факторов.
- Оборудование не требует настроек, регулировок и доработок в ходе эксплуатации.
Законные требования
Чтобы ветровой генератор, установленный на частном доме или прилежащей территории, согласовывался с законодательной базой, он должен отвечать следующему ряду требований:
- Мощность не выше 5 кВт. Оборудование с таким показателем относится к бытовым устройствам, не требующим контроля со стороны энергонадзорных учреждений.
- Отсутствие муниципально-территориальных и технических ограничений на занимаемой площади. Некоторые частные территории могут находится внутри особо охраняемых, редких природных и иного статуса объектов, внутри которых запрещено размещение тех или иных технических средств.
- Согласование с соседями (помехи, шум, падающая тень и т. д.). Все виды помех, которые возникают от установки, могут стать причиной жалобы не только соседей, но и рядом размещенных предприятий, передающих центров.
- Высота мачты, отвечающая местным и федеральным требованиям. Высота мачты не превышает обычно 15 метров, но могут быть и исключения. Поэтому прежде чем сооружать высокую конструкцию, нужно убедиться, что она отвечает всем необходимым требованиям – отсутствие ЛЭП, вдали от аэропосадочной линии и т. д.
- Отсутствие помех для местных и мигрирующих биологических видов. Птицы часто попадают в лопасти энергетических установок. Поэтому выбор места установки мачты с пропеллером должен исключать заранее известные пути их перелета.
Выбираем тип ветроколеса
Именно ветряное колесо является самым важным элементом всей конструкции, так как за счет его движения энергия ветра преобразовывается в механическую.
Ветрогенератор своими руками
Оптимальное количество лопастей на ветроколесе
При создании ветряков для дома своими руками можно сэкономить на материалах и обойтись всего 2-3 лопастями, но данное решение будет чревато несколькими неприятными моментами:
- Чем меньше лопастей, тем они быстрее вращаются и создают лишнюю центробежную нагрузку на ветрогенератор, что может привести к поломке мачты и узлов крепления ветряка
- При высокой частоте оборотов ветроколесу приходиться противодействовать большой силе трения воздуха, которые могут привести к разрушению лопастей. Поэтому лопасти приходиться изготавливать из крепких и дорогостоящих материалов
- Высокий шум при работе
Конечно, чем больше лопастей, тем большая эффективность ветрогенератора, но вместе с тем усложняется и общая конструкция ветряка и будет необходима установка дополнительного редуктора.
Законность установки
Установки с выходной мощностью до 75 кВт устанавливать на собственной территории не запрещается, и никаких согласований проводить не потребуется (факт, закреплённый в Постановлении кабинета министров России).
А если нужно поставить мощный генератор промышленного или коммерческого типа, то понадобится специальная подготовка, связанная с созданием фундамента и ограждения участка – а это уже считается капитальным строительством.
Рекомендуется перед установкой ВЭЛ прочитать местные законодательные акты, касающиеся энергетики и предоставления коммунальных услуг. В разных регионах могут быть свои правила.
Это важно! Изделия мощностью до киловатта рассматриваются как бытовые электроизделия и не требуют ни сертификации, ни каких-либо ограничений на использование.
Самодельный ветрогенератор как сделать своими руками.
- Ветер раскручивает винт установки, воздействуя на его лопасти;
- Через вал (и/или редуктор) крутящий момент сообщается генератору, который вырабатывает переменный ток;
- При помощи инвертора характеристики тока стабилизируются;
- Происходит зарядка аккумулятора, а от него запитываются потребители электроэнергии.
Как сделать ветрогенератор своими руками
Для создания и монтажа конструкции могут понадобиться инструменты:
- Дрель (также удобно использовать сверлильный станок);
- Болгарка – пригодится для нарезания заготовок;
- Набор гаечных ключей – потребуется при сборке ВЭУ;
- Паяльник – для надёжного монтажа электропроводки.
Это важно! При работе с металлическими элементами может пригодиться сварочный аппарат, а для манипуляций с древесиной – электролобзик и рубанок.
Большую часть материалов для ветрогенератора можно отыскать на строительном рынке, в хозяйственных отделах гипермаркетов и автомагазинах.
Аппаратура монтируется на каркасе, устройство которого необходимо разработать заранее. Маломощные ВЭУ устанавливают на одиночной стойке с растяжками.
Роторное устройство
Основной принцип работы схемы заключается в том, что лопасти винта автоматически становятся в такое положение, которое требуется для его вращения – это происходит из-за некоторого смещения оси в краю лопасти и благодаря ограничителю вращения.
- Металлические (либо алюминиевые) профили или трубы – для мачты и винта;
- Болты диаметром 6–12 мм;
- Плотная ткань для лопастей (не потребуется, если винт решено делать из пластика или цельного металла);
- Стальной трос для растяжек (усиления конструкции) – 4 одинаковых отрезка;
- Электрогенератор – можно взять мотор от стиральной машины или любой другой.
Каркас винта собирается из металлических профилей, каждая лопасть покрывается тканью. Неплохим решением станет использование прочного пластика – он лёгок и не подвержен деформациям (трубы ПВХ, пластмассовые ёмкости).
Некоторые мастера делают лопасти из металлических бочек или комбинируют элементы из дерева и металла. Важно создать такую конструкцию, которая могла бы выдержать сильные порывы ветра.
Генератор следует использовать низкооборотный. Например – Г.964.3701 с магнитным возбуждением. В конструкции отсутствуют щётки и имеется встроенный выпрямитель. При необходимости собрать генератор можно самостоятельно.
Для изготовления мачты лучше взять прочную металлическую трубу (около 4–5 метров). Её следует зафиксировать на поверхности любым удобным способом. На ней устанавливается рабочий вал с пропеллером.
На уровне нижнего конца рабочего вала следует закрепить генератор так, чтобы их шкивы располагались на одном уровне.
Самодельный ветрогенератор для дома и дачи
Для резервного электроснабжения загородного дома или дачи, наиболее подойдет вертикальный ветровой генератор, что обусловлено простотой конструкции, возможностью работать при малых ветровых нагрузках и отсутствие необходимости в монтаже высоких мачт, служащих площадкой для установки ветрового генератора.
Из рассмотренных выше вариантов изготовления подобных устройств своими силами, наиболее эффективен вариант с использованием неодимовых магнитов. В этом случае изготавливается опорная конструкция, в нижней части которой устанавливается изготовленный генератор и приемное устройство, в виде полусфер, как показано на ниже приведенном рисунке:
Ведущий вал изготавливается из стальной шпильки, которая помещается в подшипники, устанавливаемые на несущей конструкции, которая в свою очередь изготавливается из профильного (уголок, труба и т.д.) и листового металла.
В нижней части шпилька крепится к оси генератора, а в ее верхней части, монтируется конструкция, на которую устанавливаются лопасти.
Каракас лопасти (полусфера) может быть изготовлен из дерева, фанеры или толстого пластика. Для поверхности лопастей, используется тонкая фанера, тонкий пластик или легкий металл (оцинкованное железо и т.д.), которые закрепляются на каркасе лопасти, после чего выполняется их монтаж на конструкцию в верхней части шпилек.
После завершения сборки, собранное изделие устанавливается на подготовленном заранее месте и включается в работу.
Как сделать ветряной генератор своими руками.
Плюсы и минусы самоделок
У любого технического устройства есть свои достоинства и недостатки, и ветровые установки не являются исключением. Так различным типам ветровых генераторов присущи свои плюсы и минусы, которые определяют их технические характеристики, стоимость и условия монтажа.
Тем не менее, вне зависимости от конструкции таких устройств, если они изготавливались самостоятельно, то им присущи общие достоинства и недостатки, которые можно сформулировать следующим образом:
- Не возможность создать устройства надежные по обеспечению потребителей электрической энергией достаточной мощности.
- Сложность изготовления, требующая знаний в этой области техники и умение работать различным инструментом.
Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайте подписываться на канал, Если статья Вам понравилась!
Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии
и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее.
Ветрогенератор аксиальной конструкции на магнитах
В основе такого ветряка на 220в, лежит ступица от легковой машины, имеющая тормозные диски. Если деталь не новая, разберите ее проверьте и смажьте подшипники, а также счистите ржавчину.
Распределяем и закрепляем магниты
Для начала нужно наклеить магниты на диск ротора. При этом используемые магниты не обычные, а специальные неодимовые магниты. Они значительно мощнее. Потребуется 20 магнитов, размер которых 25 на 8 мм. Магниты размещаются с чередованием полюсов. Для правильного расположения сделайте шаблон, как показано на фото ниже.
Совет! По возможности используйте для ветрогенератора не круглые магниты, а прямоугольные. У них магнитное поле сосредотачивается не в центре, а по длине.
Чтобы закрепить магниты на диске, пользуйтесь силикатным клеем. А для прочности в конце можно залить магниты эпоксидной смолой. Во избежание протекания смолы, сделайте пластилиновые бордюры или обмотайте скотчем диск.
Обратите внимание! Чтобы не перепутать где какой полюс у магнита, можете пометить их «+» или «–». Чтобы определить это – поднесите один магнит к другому. Поверхности магнита, которые притягиваются, имеют «+». Если магнит отталкивается, он имеет полюс «–».
Трехфазный и однофазный генератор для ветрогенератора
Если сравнивать их, то прибор с одной фазой хуже, ведь при нагрузке он вибрирует за счет разницы в амплитуде тока. А она появляется из-за непостоянности тока. В трехфазных изделиях этот эффект отсутствует. Их мощность всегда одинаковая. Все дело в том, что одна фаза компенсирует другую и наоборот, если в одной фазе ток пропадет, то в другой он будет увеличиваться.
Наматываем катушки
Очень быстроходным ветрогенератор назвать нельзя. Требуется сделать все так, чтобы аккумулятор на 12 В заражался от 100–140 об./мин. С такими первоначальными данными, все количество витков в катушках должно быть равно 1000–1200. Но как узнать, сколько витков приходится на 1 катушку? Все просто: эта цифра делится на количество катушек.
Если вы хотите, чтобы ветрогенератор при низких оборотах выдавал больше мощности, требуется сделать больше полюсов. В таком случае в катушке частота колебания тока увеличится. Чтобы уменьшить сопротивление и увеличить сопротивление тока, рекомендуем наматывать на катушки толстый провод. Учитывайте и то, что при сильном напряжении сопротивление обмотки может «съесть» ток.
В итоге получилось 6 А. Именно они пойдут в аккумулятор. Понятно, что на практике будет немного меньше из-за потерь в проводах.
Ветрогенератор своими руками — как сделать самодельный электрогенератор
- Автомобильный генератор на 12 В.
- Гелиевый или кислотный аккумулятор на 12 В.
- Специальный преобразователь с 12 В на 220 В и с 700 Вт на 1500 Вт.
- Большую емкость из нержавейки или алюминия: ведро или кастрюля.
- Простой вольтметр.
- Болты, шайбы и гайки.
- Реле зарядки аккумулятора от автомобиля и контрольной лампочки заряда.
- Провода с разным сечением (2,5 мм 2 и 4 мм 2 ).
- Хомуты, фиксирующие ветрогенератор.
- Выключатель «кнопка» полугерметичный, на 12 В.
Заключение
Из этой статьи вы узнали, как сделать ветрогенератор своими руками, да не один, а двух видов. Именно такие ветрогенераторы любят и используют для загородных домов владельцы. Как видите, каждый ветрогенератор хорош в чем-то своем и сделать его не тяжело.
Если вы живете в районе с сильными ветрами, то увидите, насколько меньшими стали счета за электроэнергию, благодаря ветрогенератору. Такой ветряк в хозяйстве никогда не будет лишним. Дополнительно предлагаем вам посмотреть видео, как сделать такой ветрогенератор.
Обсудить статью на форуме
Очаг для костра
Шторы в беседку
Теплицы с открывающейся крышей своими руками
Теплица с раздвижной крышей своими руками
Теплица с двускатной крышей своими руками
Материалы для крыши сарая
Разновидности устройств
На сегодняшний день существует несколько признаков, по которым можно разделить на несколько групп сделанные своими руками ветряные генераторы или покупные.
Отличие может заключаться в количестве лопастей, которые имеются у пропеллера. Материал, из которого изготавливаются данные лопасти, также играет важную роль. Можно разделить на разные группы по расположению оси вращения по отношению к поверхности земли. Последнее — это шаговый признак винта.
Сами по себе лопасти могут быть двух типов — жесткими или парусными. Отличие состоит в материале, который используется для сборки. Парусные менее прочные и изготавливаются обычно из металла или стеклопластика. К тому же они гораздо дешевле, чем жесткие, но при этом их придется достаточно часто менять или ремонтировать, так как они менее прочные.
Видео описание
- несколько лопастей, которые будут образовывать пропеллер;
- вращающийся ротор турбины;
- необходим сам генератор и ось генератора;
- потребуется инвертор, который будет играть роль преобразователя переменного тока в постоянный, чтобы заряжать батареи;
- аккумулятор.
ВЭУ роторного типа
Как сделать ветряной генератор в домашних условиях? В данном случае будет рассмотрен вариант изготовления ветряка с вертикально расположенной осью вращения. Данная модель с ротором вполне способна обеспечить электроэнергией небольшой садовый домик, некоторые хозяйственные постройки и освещение в темное время суток близлежащей территории.
Для того чтобы успешно собрать такое устройство, необходимо запастись нужными материалами. В данном случае будет представлен набор, при помощи которого получится изготовить ветряк с максимальной мощностью в 1,5 кВт.
- Первая необходимая деталь — это генератор автомобиля на 12 В.
- Потребуется аккумулятор также на 12 В гелиевого или кислотного типа.
- Нужно купить выключатель полугерметического типа «кнопка», также рассчитанного на 12 В.
- Так как нужно сделать ветряной генератор своими руками на 220 В, то потребуется преобразователь с 12 В на 220 В, а также преобразователь мощности 700 Вт — 1500 Вт.
- Потребуется достаточно большая емкость, которая будет выполнена из алюминия или нержавеющей стали. В данном случае можно использовать даже ведро или большую кастрюлю.
- Из автомобиля, кроме аккумулятора, потребуется также реле контроля лампы, отвечающее за зарядку данного аккумулятора.
- Вольтметр автомобильного типа.
- Для фиксации потребуется много болтов и шайб.
- Для соединения электрики нужны провода с сечением по 4 и 2,5 мм 2 .
- Чтобы закрепить генератор на мачте, нужно два мощных хомута.
Далее во время работы не обойтись без таких инструментов, как болгарка или же ножницы по металлу. Также потребуется строительный карандаш или маркер, чтобы делать разметку, рулетка для измерений, кусачки, сверла, электрическая дрель, отвертки и набор ключей. Другими словами, стандартный набор инструментов, который есть у любого хорошего хозяина.
