Нельзя не заметить разницу в стабильности поставки электроэнергии загородным объектам и городским зданиям. Владельцы частных домов или дач неоднократно сталкиваются с перебоями, которые приносят неудобства и могут повредить технику.
Перечисленные негативные ситуации с последствиями перестанут мешать любителям природы. С этим можно справиться при минимальных расходах труда и денег. Достаточно установить ветряной генератор для производства электроэнергии — об этом подробно рассказано в статье.
В тексте даны подробные инструкции по созданию полезной системы для дома, которая снижает энергозависимость. Даже начинающий мастер сможет собрать ветрогенератор по нашим рекомендациям. Такое устройство поможет значительно уменьшить ежедневные траты.
Законность установки ветрогенератора
Альтернативные источники энергии – мечта каждого, чье жилье расположено далеко от центральных сетей. Увидев счета за электроэнергию в городской квартире и тарифы на ее потребление, задумываемся о том, как ветрогенератор для бытовых нужд был бы кстати.
Эта статья может помочь вам осуществить мечту.
Чтобы избежать пустых затрат денег, сил и времени, выявлем: возникнут ли помехи при работе ветрогенератора извне.
Чтобы снабжать электричеством дачу или небольшой дом, достаточно малой ветроэнергетической установкиУстройства мощностью не более 1 киловатта считаются бытовыми и не требуют сертификации, разрешений или согласований при установке в России.
Налогообложения производства электроэнергии для собственных нужд нет. Это значит, что установка небольшого ветряка для получения бесплатной энергии без выплаты налогов допустима.
Для предосторожности стоит уточнить, не существуют ли местные правила, регулирующие автономное электроснабжение, которые могут помешать установке и работе данного прибора.
Ваши соседи могут предъявить претензии, если деятельность ветряка им доставляет неудобства.
Поэтому при покупке или самостоятельном изготовлении ветрогенератора для дома Следует уделить особое значение следующим показателям.
- Высота мачты. При установке ветрогенератора важно учитывать ограничения на высоту построек в разных странах и местоположение участка. Строения рядом с мостами, аэропортами и тоннелями, если их высота больше 15 метров, запрещены.
- Шум от редуктора и лопастейНастройка параметров создаваемого шума осуществляется с помощью специального прибора. Результаты измерений необходимо зафиксировать в документе. Важно, чтобы показатели не превосходили установленных норм шума.
- Эфирные помехи. При проектировании ветряной установки следует предусмотреть защиту от возникновения электромагнитных помех в местах, где устройство может их вызвать.
- Претензии экологических служб. Эта организация может помешать использованию установки лишь при условии, что установка нарушает миграцию птиц. Впрочем, это маловероятно.
При самодельном устройстве обратите внимание на эти нюансы, а при покупке готовой модели изучите паспортные данные. Проявите предусмотрительность заранее, чтобы избежать неприятностей в будущем.
Принцип работы ветряной установки
Ветрогенератор, или ветроэлектрическая установка, преобразует кинетическую энергию ветра в механическую. Механическая энергия приводит во вращение ротор, который трансформирует её в электричество.
Принцип действия и устройство кинетического ветряка Подробности изложены в статье. Рекомендуем её прочесть.
В состав ВЭУ входят:
- лопасти, образующие пропеллер,
- вращающийся ротор турбины,
- ось генератора и сам генератор,
- Устройство, меняющее переменный ток на постоянный, служит для зарядки аккумуляторов.
- аккумулятор.
При вращении ротора ветряной установки вырабатывается трехфазный переменный ток. Через контроллер ток поступает на аккумуляторную батарею постоянного тока. Затем инвертор преобразует ток для его потребления, например, для освещения, радиоприемника, телевизора и микроволновой печи.
Принцип работы ветрогенераторов независимо от типа и конструкции одинаков: при вращении лопастей на возникают три вида силового действия: тормозное, импульсное и подъёмное.
Два последних элемента подавляют сопротивление и запускают вращение маховика. В неподвижной части генератора ротор создает магнитное поле, чтобы электрический ток циркулировал по проводам.
Классификация видов генераторов энергии
Несколько признаков определяют классификацию ветроэлектрических установок. Подробная информация о выборе оптимального варианта для загородного участка содержится в одном из самых популярных статей на нашем сайте.
Итак, ветряки различаются по:
- числу лопастей в пропеллере;
- материалам изготовления лопастей;
- Направление оси вращения по отношению к поверхности Земли.
- шаговому признаку винта.
Существуют модели с одним, двумя, тремя лопастями и многолопастные.
Вращающиеся устройства с множеством лопастей активируются даже при слабом порыве ветра. Чаще всего их применяют в тех ситуациях, где сам процесс вращения предпочтительнее получения электроэнергии. К примеру, для добычи воды из глубоких шахтных стволов.
Лопасти бывают двух видов: парусные и жесткие. Парусные стоят меньше жестких, поскольку для изготовления последних используют металл или стеклопластик. Однако парусные лопасти менее прочные и требуют частых ремонтов.
В зависимости от положения оси вращения по отношению к поверхности Земли… вертикальные ветряки В данном случае каждая разновидность имеет свои плюсы: вертикальные чувствительны к каждому порыву ветра, а горизонтальные — мощнее.
Ветровые турбины классифицируются по шаговому признаку на модели с постоянным и регулируемым шагом.
Регулируемый шаг дает возможность существенно повысить скорость вращения, но такая установка отличается сложной и громоздкой конструкцией. Турбины с постоянным шагом проще и надежнее.
Ветроэлектрическая установка роторного типа
Попробуем создать своими руками простой ветряк с вертикальной осью вращения ротора. Такая конструкция может удовлетворить потребности в электроэнергии для огородного домика, хозяйственных построек, а также освещать придомовую территорию и садовые дорожки ночью.
Мы стремимся создать ветряк мощностью 1,5 киловатта.
Нам потребуются следующие элементы и материалы:
- автомобильный генератор на 12 V;
- гелиевый или кислотный аккумулятор на 12 V;
- полугерметичный выключатель разновидности «кнопка» на 12 V;
- преобразователь 700 W – 1500 W и 12V – 220V;
- Вместительная посуда из нержавеющей стали или алюминия, например, ведро или большая кастрюля.
- Реле контрольной лампы, показывающей заряд аккумулятора.
- автомобильный вольтметр (можно любой);
- болты с гайками и шайбами;
- провода сечением 4 квадратных мм и 2,5 квадратных мм;
- два хомута для закрепления генератора на мачте.
Для работы потребуется болгарка или ножницы по металлу, строительный карандаш или маркер, рулетка, кусачки, сверло, дрель, ключи и отвертка.
Самостоятельное изготовление контроллера для системы электрогенерации возможно по доступным схемам и инструкциям. контроллера для ветряка Рекомендуем вам изучить содержание данной статьи.
Стартовый этап изготовления установки
Для изготовления самодельного ветряка нужно взять большую металлическую емкость цилиндрической формы. Чаще всего для этого используют старые выварочные бочки, ведра или кастрюли. Эта емкость станет основой будущего ветряного электрического устройства.
Используя рулетку и строительный маркер, обозначим разделение емкости на четыре равные секции.
Необходимо будет резать металл, для чего можно воспользоваться болгаркой. Для разрезания ёмкостей из оцинкованной стали или окрашенной жести её не используют, так как подобный металл перегреется. В таких ситуациях лучше применять ножницы. Вырезаем лопасти, но не до конца.
Рекомендации по созданию разных видов моделей. лопастей для ветрогенератора вы найдете в рекомендуемой нами статье.
Параллельно с продолжением работ над емкостью выполним переделку шкива генератора. В днище бывшей кастрюли и в шкиве необходимо отметить и просверлить отверстия под болты. К работам на этом этапе нужно отнестись максимально внимательно: все отверстия должны располагаться симметрично, чтобы во время вращения установки не возник дисбаланса.
Отгибаем лопасти, чтобы не слишком сильно выступали. При выполнении этой операции учитываем направление вращения генератора.
Чаще всего вращение осуществляется в направлении, совпадающем с ходом часовой стрелки.
Угол изгиба лопастей изменяет площадь воздействия воздушных потоков и скорость вращения винта.
Необходимо закрепить на шкиве ведро с лопастями, готовыми к работе. Генератор устанавливают на мачту, фиксируя его хомутами. Осталось присоединить провода и собрать цепь. Подготовьтесь записать схему соединения проводов, их цвета и маркировку контактов – она понадобится позже. Провода фиксируют на мачте устройства.
Подключать аккумулятор следует проводом сечением четыре миллиметра квадратных, длиной один метр.
Чтобы подключить сеть к нагрузке, которая включает, к примеру, светильники и электроприборы, подойдут провода сечением 2,5 мм².
Для установки инвертора понадобится провод 4 мм².
Достоинства и недостатки конструкции ротора ветроэлектростанции.
При аккуратном и последовательном выполнении работы данный ветротурбина будет функционировать безотказно.
Преобразователь мощностью 1000 Вт и аккумулятор емкостью 75 А позволят обеспечить электроэнергией камеры видеонаблюдения, охранную сигнализацию и наружное освещение.
Достоинства этой модели таковы:
- экономична;
- Их просто меняют или ремонтируют.
- особые условия для функционирования не нужны;
- надежная в эксплуатации;
- обеспечивает полный акустический комфорт.
У устройства есть недостатки, хотя их немного. Производительность невелика, а работа сильно зависит от порывов ветра. Сильные потоки воздуха могут сорвать самодельную винтовую часть.
Перед началом работ рекомендуем точно подобрать модель ветрогенератора необходимой мощности. сделать расчет по приведенным в рекомендуемой статье формулам.
Сборка аксиальной ВЭУ на неодимовых магнитах
В связи с тем, что неодимовые магниты появились в России сравнительно недавно, аксиальные ветрогенераторы с безжелезными статорами производят тоже совсем недавно.
Магниты вызвали большой интерес у покупателей, но со временем предложение превысило спрос, а цена упала. Теперь этот товар стали использовать мастера для разных целей.
В качестве основы для создания аксиального генератора можно использовать ступицу от старого автомобиля с тормозными дисками.
Предполагается, что деталь уже использовалась. В таком случае её нужно разобрать, проверить подшипники, смазать их, вычистить осадочные наслоения и ржавчину. После этого необходимо окрасить готовый генератор.
Распределение и закрепление магнитов
Ротор необходимо оснастить неодимовыми магнитами размером 25х8мм. Для экспериментов используем двадцать таких магнитов.
В зависимости от количества полюсов можно использовать различное количество магнитов. При этом в однофазном генераторе число магнитов и полюсов должно быть равным. В трехфазной модели соотношение полюсов к катушкам составляет 2/3 или 4/3.
При креплении магнитов полюсы должны чередоваться. Необходимо избегать ошибок при размещении. В случае сомнений используйте шаблон-напоминание или разметку секторов непосредственно на диске.
При выборе магнитов отдайте предпочтение прямоугольным, так как магнитное поле у них распределено равномерно по всей длине, а не сконцентрировано в центре, как у круглых.
Противоположно ориентированные магниты нужно использовать. Для избежания путаницы обозначьте полюса маркером как «минус» или «плюс». Определить полюса можно с помощью подношения магнитов друг к другу.
Притягивающиеся поверхности обозначаются плюсом, отталкивающиеся — минусом.
Размещая магниты на дисках, меняйте полюсы.
Чтобы магнит крепко держался, следует использовать прочный и мощный клей.
Для более прочного крепления рекомендуется использовать эпоксидную смолу. Развести её необходимо в соответствии с инструкцией и залить полученную смесь на диск. Смола должна полностью покрыть диск, не растекаясь. Чтобы избежать стекания, можно обмотать диск скотчем или сделать временные ограждения из полимерной полосы по его периметру.
Генераторы однофазного и трехфазного вида
Трехфазные роторы превосходят однофазные. Под нагрузкой однофазный генератор подвергается вибрации из-за разницы амплитуд тока, которая появляется из-за неравномерного его выброса в единицу времени.
Трехфазная модель лишена этого недостатка. Её мощность постоянно поддерживается за счёт взаимного сглаживания фаз: в то время как ток в одной фазе возрастает, в другой он снижается.
Трехфазная модель показывает отдачу почти на 50% выше, чем однофазная. Без излишних вибраций эта модель обеспечивает повышенный акустический комфорт при работе устройства под нагрузкой.
Трехфазный генератор почти бесшумно работает. При уменьшении вибрации срок его службы естественно увеличивается.
Правила наматывания катушки
Специалист посоветует провести тщательный расчет до начала намотки катушек. Опытный мастер полагается при этом на свой опыт.
Выбрали генератор не с большой скоростью вращения. Зарядка двенадцативольтового аккумулятора должна начаться при 100-150 оборотах в минуту. Эти условия требуют общего количества витков всех катушек в пределах 1000-1200 штук. Осталось разделить эту цифру между всеми катушками и определить количество витков на каждой.
Ветряк при малых оборотах способен стать мощнее при увеличении числа полюсов. Частота колебаний тока в катушках при этом повысится. Использование провода большего сечения для намотки уменьшит сопротивление, а силу тока – увеличит. Необходимо учитывать, что большее напряжение может «съесть» ток из-за сопротивления обмотки.
Специальный станочек упростит и ускорит процесс намотки.
Рабочие характеристики самодельных генераторов зависят от толщины и количества магнитов на дисках. Общую мощность можно определить, намотав катушку и враща ее в генераторе. Будущая мощность генератора устанавливается путем измерения напряжения на определенных оборотах без нагрузки.
В качестве примера возьмём сопротивление 3 Ом и обороты 200 в минуту, при этом напряжение составит 30 вольт. Вычитаем из этого результата напряжение аккумулятора (12 вольт), получаем 18 вольт. Разделив этот результат на 3 Ом, получим 6 ампер. Именно такой ток потечет на аккумулятор. Необходимо отметить, что расчет не учитывает потерь в проводах и на диодном мосту: реальный результат будет меньше расчетного.
Катушки обычно делают круглыми. Если их слегка вытянуть, в секторе окажется больше меди, а витки станут прямее. Размер магнита должен соответствовать диаметру внутреннего отверстия катушек или быть немного меньше.
Толщина статора должна соответствовать толщине магнитов. Увеличение числа витков в катушках приведет к расширению междискового пространства и снижению магнитного потока. В результате может возникнуть напряжение, но из-за увеличения сопротивления катушек ток будет меньше.
Для создания формы статора используют фанеру. Сектора для катушек возможно разметить на бумаге, используя пластилин как ограничители.
Для увеличения прочности изделия поверх катушек на дно формы положите стеклоткань. Перед нанесением эпоксидной смолы смажьте форму вазелином или воском, чтобы смола не приставала к форме. Вместо смазки некоторые используют скотч или пленку.
Катушки фиксируются неподвижно между собой, а концы фаз выводятся наружу. Шесть выведенных проводов подключают звездой или треугольником. Тестирование генератора проводят вращением его рукой. При напряжении 40 В сила тока составит около 10 ампер.
Окончательная сборка устройства
Готовая мачта должна иметь длину около 6-12 метров. При этих размерах основа мачты требует бетонирования. Ветряная установка будет установлена на её верхушке.
Для подъема и опускания трубы в случае поломки на мачте необходимо предусмотреть крепление в ее основании, работающее с помощью ручной лебедки.
Для создания винта можно применять трубу ПВХ с диаметром 160 мм. Из её поверхности вырезается двухметровый винт с шестью лопастями. Оптимальную форму лопастей следует определить экспериментально. Задача – повысить крутящий момент при невысокой скорости вращения.
Винт-пропеллер защищают от сильного ветра с помощью складывающегося хвоста. Вырабатываемая энергия хранится в аккумуляторах.
Вниманию наших читателей предлагаем два варианта самодельных ветрогенераторов на напряжение 220 В, которые заинтересовали как собственников загородных домов, так и дачников.
Обе модели ВЭУ эффективны, каждая по-своему. Превосходные результаты они могут показать в условиях степей с частыми и сильными ветрами. Достаточно эффективные, чтобы применяться в организации… альтернативного отопления дома И в поставке электричества. Соорудить их своими руками можно без особых трудностей.
Выводы и полезное видео по теме
Видео демонстрирует ВЭУ с горизонтальной осью вращения. Автор устройства рассказывает о деталях его конструкции, сделанной собственными руками. Обращает внимание зрителей на возможные ошибки при самостоятельном изготовлении ветрогенератора и даёт практические рекомендации.
Доступ к устройству, установленным на высоте, затруднен. Переустановка такого оборудования вероятно будет сложной.
Видео демонстрирует роторный ветряк с вертикальной осью вращения. Установка установлена недалеко от земли, имеет необычный вид и обладает высокой чувствительностью: малейший ветерок заставляет лопасти приводить в движение.
В регионах с частыми ветрами ветровая энергия может быть самым подходящим источником альтернативной энергии.
Самостоятельное изготовление ветряков показывает, что это несложно сделать своими руками. Ветровая энергия — доступный и возобновляемый ресурс, который стоит использовать.
Поделитесь своим мнением и вопросами по теме статьи в комментариях.