Вітряні електростанції своїми руками. Зробимо вітряний генератор своїми руками Як зробити саморобний вітрогенератор для дому

У сучасних реаліях кожен домовласник добре знайомий із постійним зростанням вартості комунальних послуг – це стосується й електричної енергії. Тому для створення комфортних умов проживання в заміському домобудуванні, як влітку, так і взимку, доведеться або оплачувати послуги з енергопостачання, або знайти альтернативний вихід із ситуації, що благо природні джерела енергії безкоштовні.

Як зробити вітрогенератор своїми руками - покрокове керівництво

Територія нашої держави – це здебільшого рівнина. Незважаючи на те, що у містах доступ вітру перекритий висотними спорудами, за містом буяють сильні повітряні потоки. Тому самостійне виготовлення вітряного генератора – єдине правильне рішення для забезпечення заміського будинку електрикою. Але спочатку потрібно розібратися, яка модель підходить для самостійного виготовлення.

Роторний

Роторний вітряк - нескладний перетворювальний пристрій, який просто зробити своїми руками. Звичайно, такий виріб не зможе забезпечити електроенергією заміський особняк, але для дачного будиночка цілком згодиться. Він дозволить висвітлити не тільки житлове житло, а й господарські будівлі і навіть доріжки в саду. Для самостійного складання агрегату потужністю до 1500 Вт потрібно підготувати витратні матеріали та комплектуючі з наступного переліку:

Природно, потрібно мати і мінімальний комплект інструменту: ножиці для різання металу, болгарка, рулетка вимірювальна, олівець, набір гайкових ключів і викруток, дриль зі свердлами і пасатижі.

Покрокові дії

Складання починають з виготовлення ротора і переробки шківа для чого дотримуються певної послідовності робіт.

Для підключення акумулятора використовуються провідники з 4 мм перетином і довжиною не більше 100 см. Споживачі підключаються провідниками з перетином 2 мм. Важливо в розрив ланцюга включити перетворювач постійної напруги змінне значення 220В відповідно до схеми клемних контактів.

Плюси та мінуси конструкції

Якщо всі маніпуляції зроблено, вірно, то апарат прослужить досить довго. При використанні достатньо потужної акумуляторної батареї та відповідного інвертора до 1,5 кВт можна забезпечити харчуванням вуличне та внутрішньобудинкове освітлення, холодильник та телевізор. Зробити такий вітряк дуже просто та економічно вигідно. Такий виріб легко ремонтується та невибагливо у використанні. Воно дуже надійне в плані роботи і не шумить, набридаючи мешканцям будинку. Однак роторний вітряк має низьку продуктивність і його робота залежить від наявності вітру.

Аксіальна конструкція з залізним статором на основі неодимових постійних магнітів, на території нашої держави з'явилися нещодавно через недоступність комплектуючих частин. Але на сьогоднішній день потужні магніти не є рідкістю, та й вартість на них значно впала порівняно з кількома роками тому.

Основою такого генератора є маточина з гальмівними дисками від легкової машини. Якщо це буде не нова деталь, то доцільно її перебрати та змінити мастильні матеріали та підшипники.

Розміщення та встановлення неодимових магнітів

Роботи починають із наклеювання магнітів на диск ротора. З цією метою використовуються магніти у кількості 20 шт. та розмірами 2,5 на 0,8 см. Для зміни кількості полюсів потрібно дотримуватись наступних правил:

однофазний генератор має на увазі кількість магнітів відповідно до числа полюсів;
у випадку з трифазним приладом дотримується співвідношення 2/3 полюсів і котушок відповідно;
розміщення магнітів має відбуватися з чергуванням полюсів, для спрощення їхнього розподілу краще користуватися готовим шаблоном, виготовленим з картону.

По можливості доцільно використовувати магніти прямокутної форми, оскільки в круглих аналогах концентрація магнітних полів йде в центрі, а не по всій поверхні. Важливо дотриматися умови, щоб магніти, що стоять один навпроти одного, мали протилежні полюси. З метою визначення полюсів магніти підносяться один до одного, і сторони, що притягуються, є позитивними, отже, що відштовхуються краю негативними.

Для кріплення магнітів використовується спеціальний клейовий склад, після чого для збільшення міцності виконують посилення за допомогою епоксидної смоли. З цією метою нею заливають магнітні елементи. Для запобігання розтіканню смоли роблять бортики за допомогою звичайного пластиліну.

Агрегат трифазного та однофазного типу

Однофазні статори за своїми параметрами поступаються трифазним аналогам, так як зі збільшенням навантаження зростає вібрація. Це зумовлено різницею амплітуди струму, що виникає в результаті непостійності його віддачі за певний проміжок часу. У свою чергу, у трифазному аналогу такої проблеми немає. Це дозволило збільшити віддачу трифазного генератора майже на 50% порівняно з однофазною моделлю. Плюс до всього, через відсутність додаткової вібрації під час роботи пристрою не створюються сторонні шуми.

Намотування котушок

Кожен електрик в курсі, що перш ніж починати намотування котушки, важливо здійснити попередні розрахунки. Саморобний вітрогенератор на 220В - пристрій, що працює на малих швидкостях. Необхідно домогтися, щоб заряджання акумуляторної батареї стартувало зі 100 обертів на хвилину.

Якщо виходити з таких параметрів, то для намотування всіх котушок потрібно не більше 1200 витків. Для визначення витків для однієї котушки потрібно виконати простий розподіл загальних показників на кількість окремих елементів.

Для підвищення потужності вітряка з низькими обертами збільшується кількість полюсів. При цьому відбуватиметься збільшення частоти струму в котушках. Намотка котушок повинна виконуватися товстими мідними проводами. Це дозволить зменшити величину опору, отже, збільшити силу струму. Важливо враховувати, що з різким збільшенням напруги струм може повністю витрачатися на опір обмоток. Для спрощення намотування можна використовувати спеціальний верстат.

Відповідно до числа та товщини магнітів, закріплених на дисках, змінюються робочі характеристики апарата. Щоб з'ясувати, які показники потужності вийдуть зрештою, достатньо виконати намотування одного елемента і прокрутити його в агрегаті. Для визначення потужних характеристик вимірюється напруга при певних оборотах.

Найчастіше котушка виконується круглою, але доцільно її трохи витягнути. У такому разі міді у кожному секторі буде більше, а розташування витків стає щільнішим. По діаметру внутрішній отвір котушки має дорівнювати габаритам магніту. При виготовленні статора важливо враховувати, що він за товщиною повинен дорівнювати параметрам магнітів.

Зазвичай як заготовка для статора використовується фанера, але, цілком можливо, виконати розмітку на паперовому листі розкресливши сектори для котушок, а для бордюрів використовувати звичайний пластилін. Для надання міцності виробу використовується склотканина, розташована на дні форми зверху котушок. Важливо, щоб не відбувалося прилипання епоксидної смоли до форми. І тому її покривають зверху воском. Котушки нерухомо фіксуються одна з одною, а кінці фаз виводяться назовні. Після чого виконується з'єднання всіх дротів за схемою зірка чи трикутник. Для тестування готового пристрою обертають його вручну.

Зазвичай кінцева висота щогли становить 6 метрів, але наскільки можна краще її збільшити вдвічі. Через це для її кріплення використовується бетонна основа. Кріплення має бути таким, щоб труба легко піднімалася та опускалася за допомогою лебідки. На верхньому кінці труби виконується фіксація гвинта.

Щоб зробити гвинт, знадобиться труба ПВХ, перетин якої повинен становити 16 см. З труби вирізається гвинт двометрової довжини з шістьма лопатями. Оптимальна форма лопат визначається експериментальним шляхом, що дозволяє збільшити крутний момент при мінімальних оборотах. Для відведення гвинта від сильних поривів вітру використовується хвіст складної конструкції. Електроенергія, що виробляється, накопичується в акумуляторних батареях.

Відео: саморобний вітряний генератор

Після розгляду доступних варіантів вітрогенераторів кожен домовласник зможе визначитися з придатним для його цілей пристроєм. Кожен із них має як свої позитивні сторони, і негативні якості. Особливо відчути ефективність вітряка можна за містом, де відбувається постійний рух повітряних мас.

Вітер є чистим джерелом недорогої енергії, яку легко отримати. На нашу думку, кожен сам має право вибирати, звідки отримувати електрику. Для цих цілей немає нічого більш практичного і ефективного, ніж будівництво вітряного генератора своїми руками з підручних матеріалів.

Загальна схема вітрогенератора

Вітрогенератор у зборі

Більшість інструментів та матеріалів, згаданих у цій інструкції, можна придбати у господарському магазині. Також, настійно рекомендуємо Вам пошукати наведені нижче компоненти у торговців вживаним товаром або на місцевому звалищі.

Питання безпеки має для нас найвищий пріоритет. Ваше життя є набагато ціннішим, ніж дешеве джерело електрики, тому дотримуйтесь всіх правил техніки безпеки, пов'язаних з будівництвом вітряка. Деталі, що швидко обертаються, електричні розряди і різкі погодні умови можуть зробити вітрогенератор досить небезпечним.

Конструкція даного вітрогенератора для дому проста та ефективна, при цьому він швидко та легко збирається. Використовувати енергію вітру Ви можете без будь-яких обмежень.

Комплектуючі вітрогенератора

У даній інструкції використовується електродвигун постійного струму від бігової доріжки (живлення 260V, 5A), з приєднаною до нього нарізною втулкою 15 см. При швидкості вітру близько 48 км/год вихідний струм досягає 7 А. Це невеликий, простий і дешевий агрегат з яким Ви можете почати освоєння енергії вітру.

Ви можете використовувати будь-який інший двигун постійного струму, який видає не менше 1V на 25 об/хв і може працювати за більш ніж 10 амперів. Якщо це необхідно, можна змінити список необхідних компонентів (наприклад, знайти втулку окремо від двигуна – полотно циркулярної пилки з валовим перехідником на 1,6 см підійде для цього).

Інструменти для збирання вітрогенератора

Дриль
- Свердла (5,5 мм, 6,5 мм, 7,5 мм)
- Електролобзик
- Газовий ключ
- Викрутка з плоским шліцем
- Розвідний ключ
- Тиски та/або струбцина
- Інструмент для зняття ізоляції з кабелю
- Рулетка
- Маркер
- Циркуль
- Транспортир
- Мітчик для нарізування різьблення на 1/4"х20
- Помічник

Матеріали для збирання вітрогенератора

Несуча планка:
- Труба квадратного перерізу 25х25 мм (довжина 92 см)
- Маскуючий фланець на трубу 50 мм
- Патрубок 50 мм (довжина 15 см)
- Самонарізи 19 мм (3 шт.)

Примітка: якщо у Вас є можливість скористатися зварювальним апаратом, приваріть відрізок 50 мм труби довжиною 15 см квадратної труби, без використання фланця, патрубка і саморізів.

Двигун:
Двигун постійного струму від бігової доріжки (живлення 260V, 5A) із приєднаною до нього нарізною втулкою 15 см
Діодний міст (30 – 50 А)
Болти для двигуна 8х19 мм (2 шт.)
Відрізок поліхлорвінілової труби 7,5 см (довжина 28 см)

Хвостовик:
Квадратний шматок жерсті 30х30см
Самонарізи 19 мм (2 шт.)

Лопаті:
Відрізок поліхлорвінілової труби 20 см завдовжки 60 см (якщо вона стійка до ультрафіолетового випромінювання, вам не доведеться її фарбувати)
Болти 6х20 мм (6 шт.)
Шайби 6 мм (9шт.)
Аркуші паперу А4 (3 шт.)
Скотч

Складання вітрогенератора

Вирізання лопат – у нас вийде три набори лопат (всього дев'ять штук) і тонка смужка відходів.

Помістіть нашу ПВХ трубу довжиною 60 см на плоску поверхню разом із відрізком труби квадратного перерізу (можна використовувати будь-який інший досить довгий предмет з рівною кромкою). Щільно притисніть їх один до одного і проведіть на трубі ПВХ лінію в місці їх дотику по всій її довжині. Цю лінію назвемо О.

Зробіть позначки кожного кінця лінії А, відступивши від краю труби по 1-1,5 див.

Склейте разом три аркуші паперу формату А4 так, щоб вони утворили довгий прямий шматок паперу. Вам належить обернути їм трубу, прикладаючи по черзі до щойно зроблених відміток на ній. Переконайтеся, що коротка сторона шматка паперу щільно і рівно прилягає до лінії А, а довжина рівно перекривається в тих місцях, де йде внахлест сама з собою. З кожного кінця труби проведіть лінію вздовж краю паперу. Назвемо одну з цих ліній, іншу - С.

Візьміть трубу так, щоб кінець труби, найближчий до лінії В, дивився вгору. Почніть там, де лінії А та В перетинаються і робіть позначки на лінії В кожні 145 мм, рухаючись ліворуч від лінії А. Останній відрізок повинен вийти довжиною близько 115 мм.

Переверніть трубу вгору тим кінцем, який є найближчим до лінії С. Почніть з точки, де лінії А та С перетинаються, і також наносите позначки на лінії С кожні 145 мм, але рухатися потрібно праворуч від лінії А.

За допомогою квадратної трубки з'єднайте лініями відповідні один одному точки на протилежних кінцях труби ПВХ.

Розріжте трубу вздовж цих ліній, використовуючи електролобзик, таким чином, щоб у Вас вийшло чотири смужки шириною 145 мм і одна - близько 115 мм.

Розкладіть усі смужки внутрішньою поверхнею труби вниз.

Зробіть на кожній смужці позначки на вузькій стороні з одного кінця, відступаючи з лівого краю 115 мм.

Повторіть те саме з іншого кінця, відступаючи по 30 мм з лівого краю.

З'єднайте ці точки лініями, перетинаючи смужки труби, що розрізає, по діагоналі. Розпиляйте пластик по цих лініях за допомогою лобзика.

Отримані лопаті покладіть внутрішньою поверхнею труби донизу.

Зробіть на кожній позначку лінії діагонального розпилу на відстані 7,5 см від широкого кінця лопаті.

Зробіть іншу позначку на широкому кінці кожної лопаті на відстані 2,5 см від довгої прямої кромки.

З'єднайте ці точки лінією і відріжте куточок, що вийшов, по ній. Це убезпечить лопаті від заламування побічним вітром.

Обробка лопатей вітрогенератора

Ви повинні обробити шкіркою лопаті для того, щоб досягти потрібного профілю. Це підвищить їх ефективність і, також, зробить їх обертання тихішим. Передня кромка має бути закруглена, а задня має бути загостреною. Для зменшення шуму будь-які гострі кути мають бути заокруглені.

Вирізання хвостовика

Розміри хвоста немає вирішального значення. Вам потрібний шматок легкого матеріалу розміром 30х30 см, бажано металу (жесть). Ви можете надати хвостовику будь-які контури, головним критерієм є його жорсткість.

Свердління отворів у трубі квадратного перерізу – використовуйте свердло 7,5 мм.

Помістіть двигун на передній кінець квадратної труби таким чином, щоб втулка виступала за край труби, і отвори під болти кріпилися вниз. Позначте положення отворів на трубі та просвердліть трубу у зазначених місцях наскрізь.

Отвори в маскувальному фланці– цей момент буде описаний нижче, у розділі даної інструкції, присвяченому монтажу, оскільки ці отвори визначають баланс конструкції.

Свердління отворів у лопатях- Використовуйте свердло 6,5 мм.
Позначте два отвори на широкому кінці кожної з трьох лопатей уздовж їхньої прямої (задньої) кромки. Перший отвір має бути на відстані 9,5 мм від прямої кромки та 13 мм від нижнього краю лопаті. Друге – на відстані 9,5 мм від прямої кромки та 32 мм від нижнього краю лопаті.

Просвердліть ці шість отворів.

Свердління та нарізування отворів у втулці– використовуйте свердло 5,5 мм та мітчик на 1/4".

Двигун від бігової доріжки поставляється із прикріпленою до нього втулкою. Щоб зняти її, щільно зафіксуйте плоскогубцями вал, що виступає з втулки, і поверніть втулку протягом годинної стрілки. Вона відкручується за годинниковою стрілкою, саме тому лопаті обертаються проти ходу годинникової стрілки.

Зробіть шаблон втулки на аркуші паперу, використовуючи циркуль та транспортир.

Позначте три отвори, кожен з яких знаходиться на відстані 6 см від центру кола та на рівній відстані один від одного.

Помістіть цей шаблон на втулку і набийте на ній отвори крізь папір у зазначених місцях.

Просвердліть отвори свердлом 5,5 мм.

Нанесіть на них різьблення мітчиком 1/4"х20.

Прикрутіть лопаті до втулки болтами 1/4х20 мм. У цей момент зовнішні, близькі до меж втулки отвори ще не просвердлені.

Виміряйте відстань між прямими кромками кінчиків кожної лопаті. Налаштуйте їх так, щоб вони були рівновіддалені. Намітьте і набийте кожен отвір на втулці крізь кожну лопату.

Зробіть позначки на кожній лопаті та втулці, щоб Ви не переплутали місця кріплення кожної з них на більш пізній стадії збирання.

Скрутіть лопаті з втулки, просвердліть і нанесіть різьблення на ці три зовнішні отвори.

Виготовлення захисного рукава для двигуна.

Проведіть на нашому відрізку труби ПВХ діаметром 7,5 см вздовж її довжини дві паралельні лінії на відстані 2 см один від одного. Розріжте трубу по цих лініях.

Зріжте один із кінців труби під кутом 45°.

Помістіть гостроносі плоскогубці в проріз, що утворився, і оглядайте трубу крізь неї.

Переконайтеся, що отвори під болти на двигуні відцентровані посередині прорізу в трубі ПВХ і помістіть двигун в трубу. Із помічником зробити це набагато легше.

Монтаж

Помістіть двигун на трубу квадратного перерізу та прикрутіть його до неї, використовуючи болти 8х19 мм.

Розмістіть діод на квадратній трубі за двигуном на відстані 5 см від нього. Прикрутіть його до труби шурупом.

Приєднайте чорний провід, що виходить з двигуна до "плюсового" контакту діода (він позначений АС з боку "плюсу").

Приєднайте червоний провід, що виходить з двигуна до “негативного” контакту діода (він позначений АС з боку “мінуса”).

Розмістіть хвостовик так, щоб кінець квадратної труби, протилежний тому на якому розміщений двигун, проходив його центром. Притисніть хвіст до труби за допомогою струбцини або лещат.

Прикрутіть хвостовик до труби за допомогою двох шурупів.

Розмістіть усі лопаті на втулці таким чином, щоб усі отвори збіглися. Використовуючи болти 6х20 мм та шайби, прикрутіть лопаті до втулки. Для трьох отворів внутрішнього кола (найближчих до осі втулки) використовуйте дві шайби, по одній з кожної сторони лопаті. Для трьох інших використовуйте по одній (з боку лопаті, найближчої до головки болта). Туго затягніть.

Надійно зафіксуйте вал двигуна (який проходив через отвір у втулці) плоскогубцями і, надівши втулку, повертайте її проти ходу годинникової стрілки, доки вона не закрутиться до кінця.

За допомогою газового ключа щільно прикрутіть патрубок 50 мм до фланку, що маскує.

Затисніть патрубок у лещатах так, щоб фланець був розташований горизонтально над губками лещат.

Розташуйте квадратну трубу, що несе на собі двигун і хвостовик, на фланці і досягайте її ідеально збалансованого положення.
Після досягнення збалансованості зробіть мітки на квадратній трубі через отвори у фланці.

Просвердліть ці два отвори, використовуючи свердло 5,5 мм. Можливо, доведеться скрутити для цього хвіст та втулку, щоб вони не заважали Вам.

Прикрутіть несучу квадратну трубу до фланця двома шурупами.

Електроенергія невпинно дорожчає. Щоб почуватися комфортно за містом у спекотну літню погоду та морозним зимовим днем, необхідно або ґрунтовно витратитися, або зайнятися пошуком альтернативних джерел енергії. Росія – величезна площею країна, має великі рівнинні території. Хоча в більшості регіонів у нас переважають повільні вітри, малообжита місцевість обдувається потужними та буйними повітряними потоками. Тому присутність вітрогенератора у господарстві власника заміської нерухомості найчастіше виправдана. Підходящу модель вибирають, виходячи з території застосування та фактичних цілей використання.

Вітряк #1 - конструкція роторного типу

Можна зробити своїми руками легкий вітряк роторного типу. Звичайно, забезпечити електроенергією великий котедж йому навряд чи буде під силу, зате забезпечити електрикою скромний садовий будиночок цілком під силу. З його допомогою можна забезпечити світлом у вечірній час доби господарські будівлі, висвітлити садові доріжки та прибудинкову територію.

Докладніше про інші види альтернативних джерел енергії можна прочитати в цій статті:

Так чи майже так виглядає роторний вітрогенератор, зроблений своїми руками. Як бачите, у конструкції цього обладнання немає нічого надскладного

Підготовка деталей та розхідників

Щоб зібрати вітрогенератор, потужність якого не перевищуватиме 1,5 кВт, нам знадобляться:

генератор від автомобіля 12 V;
кислотний або гелієвий акумулятор 12 V;
перетворювач 12V - 220V на 700 W - 1500 W;
велика ємність із алюмінію або нержавіючої сталі: відро або об'ємна каструля;
автомобільне реле заряджання акумулятора та контрольної лампи заряду;
напівгерметичний вимикач типу "кнопка" на 12 V;
вольтметр від будь-якого непотрібного вимірювального пристрою можна автомобільний;
болти з шайбами та гайками;
дроти перерізом 2,5 мм 2 і 4 мм 2;
два хомути, якими генератор кріпиться до щогли.

Для виконання роботи нам будуть потрібні ножиці по металу або болгарку, рулетку, маркер або будівельний олівець, викрутку, ключі, дриль, свердло, кусачки.

Більшість власників приватних будинків не визнають використання геотермального опалення, проте така система має перспективи. Докладніше про переваги та недоліки даного комплексу можна прочитати в наступному матеріалі:

Хід конструкторських робіт

Ми збираємось виготовити ротор і переробити шків генератора. Для початку роботи нам знадобиться металева ємність циліндричної форми. Найчастіше для цих цілей пристосовують каструлю чи відро. Візьмемо рулетку та маркер або будівельний олівець і поділимо ємність на чотири рівні частини. Якщо різатимемо метал ножицями, то, щоб їх вставити, потрібно спочатку зробити отвори. Можна скористатися і болгаркою, якщо цебро не виконане з фарбованої жерсті або оцинкованої сталі. У цих випадках метал неминуче перегріється. Вирізаємо лопаті, не прорізаючи їх до кінця.

Щоб не помилитися з розмірами лопатей, які ми прорізаємо в ємності, необхідно зробити ретельні виміри та ретельно все перерахувати

У днищі та в шківі розмічаємо та висвердлюємо отвори для болтів. На цій стадії важливо не поспішати та розташувати отвори з дотриманням симетрії, щоб при обертанні уникнути дисбалансу. Лопаті слід відігнути, але не надто сильно. При виконанні цієї частини роботи враховуємо напрямок обертання генератора. Зазвичай він крутиться рухом годинникової стрілки. Залежно від кута вигину збільшується і площа впливу потоків вітру, отже, і швидкість обертання.

Це ще один із варіантів лопатей. У цьому випадку кожна деталь існує окремо, а не у складі ємності, з якої вирізувалася

Якщо кожна з лопатей вітряка існує окремо, потрібно прикручувати кожну. Перевага такої конструкції у її підвищеній ремонтопридатності

Відро із готовими лопатями слід закріпити на шківі, використовуючи болти. На щоглу за допомогою хомутів встановлюємо генератор, потім приєднуємо дроти та збираємо ланцюг. Схему, кольори проводів та маркування контактів краще заздалегідь переписати. Провід теж потрібно зафіксувати на щоглі.

Щоб підключити акумулятор, використовуємо дроти 4 мм 2 , довжина яких не повинна бути більше одного метра. Навантаження (електроприлади та освітлення) підключаємо за допомогою дротів перетином 2,5 мм 2 . Не забуваймо поставити перетворювач (інвертер). Його включають до мережі до контактів 7,8 проводом 4 мм 2 .

Конструкція вітряної установки складається з резистора (1), обмотки стартера генератора (2), ротора генератора (3), регулятора напруги (4), реле зворотного струму (5), амперметра (6), акумулятора (7), запобіжника (8) , вимикача (9)

Переваги та недоліки такої моделі

Якщо все зроблено правильно, працюватиме цей вітрогенератор, не створюючи вам проблем. При акумуляторі 75А і перетворювачем 1000 W він може живити вуличне освітлення, прилади відеоспостереження і т.д.

Схема роботи установки наочно демонструє те, як саме енергія вітру перетворюється на електрику і як вона використовується за призначенням

Переваги такої моделі очевидні: цей економічний виріб, добре піддається ремонту, не вимагає особливих умов для свого функціонування, працює надійно і не порушує ваш акустичний комфорт. До недоліків можна віднести невисоку продуктивність та значну залежність від сильних поривів вітру: лопаті можуть бути зірвані повітряними потоками.

Вітряк #2 - аксіальна конструкція на магнітах

Аксіальні вітряки з беззалізними статорами на неодимових магнітах у Росії досі не робили через недоступність останніх. Але тепер вони є і в нашій країні, причому коштують вони дешевше, ніж від початку. Тому й наші умільці почали виготовляти вітрогенератори цього типу.

Згодом, коли можливості роторного вітрогенератора вже не забезпечуватимуть усі потреби господарства, можна зробити аксіальну модель на неодимових магнітах

Що потрібно підготувати?

За основу аксіального генератора потрібно взяти маточину від автомобіля з гальмівними дисками. Якщо ця деталь була в експлуатації, її необхідно розібрати, повірити підшипники і змастити, іржу зчистити. Готовий генератор буде пофарбовано.

Щоб якісно відчистити маточину від іржі, скористайтеся металевою щіткою, яку можна насадити на електродриль. Ступиця знову виглядатиме чудово

Розподіл та закріплення магнітів

Нам потрібно наклеювати магніти на диски ротора. У разі використовуються 20 магнітів розміром 25х8мм. Якщо ви вирішите зробити іншу кількість полюсів, то використовуйте правило: в однофазному генераторі має бути скільки полюсів, стільки і магнітів, а в трифазному необхідно дотримуватися співвідношення 4/3 або 2/3 полюса до котушок. Розміщувати магніти слід, чергуючи полюси. Щоб їх розташування було правильним, використовуйте шаблон із секторами, нанесеними на папері або на самому диску.

Якщо є така можливість, магніти краще використовувати прямокутні, а не круглі, тому що у круглих магнітне поле зосереджено в центрі, а прямокутні - по їх довжині. Протистоячі магніти повинні мати різні полюси. Щоб нічого не переплутати, нанесіть маркером на їх поверхню «+» або «-». Для визначення полюса візьміть один магніт та підносите до нього інші. На поверхнях, що притягуються, ставте плюс, а на що відштовхуються - мінус. На дисках полюси мають чергуватись.

Магніти правильно розміщені. Перед їх фіксацією епоксидною смолою, необхідно зробити бортики із пластиліну, щоб клейка маса могла застигнути, а не скла на стіл або підлогу

Для закріплення магнітів потрібно використовувати сильний клей, після чого міцність склеювання додатково посилюють епоксидною смолою. Нею заливають магніти. Щоб запобігти розтіканню смоли, можна зробити бордюри з пластиліну або просто обмотати диск скотчем.

Трифазні та однофазні генератори

Однофазний статор гірший за трифазний, тому що при навантаженні він дає вібрацію. Це відбувається через різницю в амплітуді струму, яка виникає через непостійну віддачу його за час. Трифазна модель на цей недолік не страждає. Потужність у ній завжди постійна, тому що фази одна одну компенсують: якщо в одній струм падає, а в іншій він наростає.

У суперечці однофазного та трифазного варіантів останній виходить переможцем, тому що додаткова вібрація не продовжує термін служби обладнання та дратує слух

В результаті віддача трифазної моделі на 50% перевищує той же однофазний показник. Іншим плюсом відсутності непотрібної вібрації є акустичний комфорт під час роботи під навантаженням: генератор не гуде під час його експлуатації. Крім того, вібрація завжди виводить вітрогенератор з ладу до закінчення терміну його експлуатації.

Процес намотування котушок

Будь-який фахівець вам скаже, що перед намотуванням котушок потрібно зробити ретельний розрахунок. А будь-яка практика все зробить інтуїтивно. Наш генератор не буде надто швидкохідним. Нам потрібно, щоб процес заряджання 12-вольтового акумулятора почався при 100-150 оборотах на хвилину. За таких вихідних даних загальна кількість витків у всіх котушках має становити 1000-1200 шт. Залишилося розділити цю цифру на кількість котушок і дізнатися скільки витків буде в кожній.

Щоб зробити вітрогенератор на низьких оборотах потужнішим, потрібно збільшити кількість полюсів. При цьому в котушках зросте частота коливання струму. Для намотування котушок краще використовувати товстий провід. Це зменшить опір, отже, сила струму зросте. Слід врахувати, що при великій напрузі струм може виявитися «з'їденим» опором обмотки. Простий саморобний верстат допоможе швидко і акуратно намотати якісні котушки.

Статор розмічено, котушки покладені на свої місця. Для їх фіксації використовується епоксидна смола, стіканню якої знову протистоять пластилінові борти.

Через кількість і товщину магнітів, розташованих на дисках, генератори можуть значно відрізнятися за своїми робочими параметрами. Щоб дізнатися, яку потужність чекати в результаті, можна намотати одну котушку та прокрутити її в генераторі. Для визначення майбутньої потужності слід виміряти напругу на певних оборотах без навантаження.

Наприклад, при 200 оборотах за хвилину виходить 30 вольт при опорі 3 Ом. Віднімаємо від 30 вольт напругу акумулятора в 12 вольт, а 18 вольт, що виходять, ділимо на 3 Ом. Результат – 6 ампер. Це той обсяг, який вирушить на акумулятор. Хоча практично, звичайно, виходить менше через втрати на діодному мосту та у проводах.

Найчастіше котушки роблять круглими, але краще їх трохи витягнути. При цьому міді в секторі виходить більше, а витки котушок виявляються прямішими. Діаметр внутрішнього отвору котушки повинен відповідати розміру магніту або трохи більше його.

Проводяться попередні випробування обладнання, що вийшло, які підтверджують його відмінну працездатність. Згодом і цю модель можна буде вдосконалити

Роблячи статор, врахуйте, що його товщина повинна відповідати товщі магнітів. Якщо кількість витків у котушках збільшити і зробити статор товщим, міждисковий простір збільшиться, а магнітопотік зменшиться. В результаті може утворитися та ж напруга, але менший струм через зростання опору котушок.

Як форму для статора використовують фанеру, але можна на папері розмітити сектори для котушок, а бордюри зробити з пластиліну. Міцність виробу збільшить склотканину, поміщену на дно форми і поверх котушок. Епоксидна смола не повинна прилипати до форми. Для цього її змащують воском або вазеліном. Для тих же цілей можна використовувати плівку чи скотч. Котушки закріплюють між собою нерухомо, кінці фаз виводять назовні. Потім усі шість дротів з'єднують трикутником або зіркою.

Генератор у зборі тестують, використовуючи обертання рукою. Напруга, що вийшла, становить 40 вольт, сила струму при цьому становить приблизно 10 Ампер.

Заключний етап - щогла та гвинт

Фактична висота готової щогли склала 6 метрів, але краще було б зробити її 10-12 метрів. Підстава для неї потребує бетонування. Необхідно зробити таке кріплення, щоб трубу можна було піднімати та опускати за допомогою ручної лебідки. На верхню частину труби кріпиться гвинт.

Труба ПВХ – надійний і досить легкий матеріал, використовуючи який можна зробити гвинт вітряка із заздалегідь передбаченим вигином

Для виготовлення гвинта потрібна труба ПВХ, діаметр якої становить 160 мм. З неї належить вирізати шестилопатевий двометровий гвинт. З формою лопатей має сенс поекспериментувати, щоб посилити момент, що крутить, на низьких оборотах. Від сильного вітру гвинт треба забирати. Ця функція виконується за допомогою хвоста, що складається. Вироблена енергія накопичується в акумуляторах.

Щогла повинна підніматися і опускатися за допомогою ручної лебідки. Додаткову стійкість конструкції можна надати за допомогою натяжних тросів.

До вашої уваги надані два варіанти вітрогенераторів, які найчастіше використовуються дачниками та власниками заміської нерухомості. Кожен із них по-своєму ефективний. Особливо результат застосування такого обладнання проявляється у місцевості із сильними вітрами. У будь-якому разі такий помічник у господарстві не завадить ніколи.

У цій статті докладно розберемо, як зробити вітрогенератор своїми руками. Адже побут сучасної людини без електроенергії – важко уявити. І навіть невеликі перебої в подачі електрики стають часом паралізуючим моментом для нормального життя у власному будинку. А такі неполадки, доводиться визнати, для деяких заміських селищ чи населених пунктів у сільській місцевості – на жаль, не рідкість. Отже, необхідно якимось чином убезпечити себе від неприємностей, придбати резервне джерело енергії. А якщо взяти до уваги ще й тарифи, що постійно зростають, то наявність власного джерела, та ще й працюючого практично «безкоштовно», стає заповітною мрією багатьох власників будинків.

Одним із напрямків розвитку «безкоштовної енергетики» у наш час є використання енергії вітру. Багато хто, напевно, бачив вражаючі картини величезних вітряків, які успішно застосовують у деяких країнах Європи – де-не-де частка виробленої вітром енергії вже досягає кількох десятків відсотків від загального обсягу. Ось і виникає спокуса - а чи не спробувати і мені зробити вітрогенератор своїми руками, щоб раз і назавжди здобути незалежність від електромереж?

Питання резонне, але слід відразу трохи охолодити запал «мрійника». Щоб створити дійсно якісну, продуктивну установку з вироблення електроенергії, потрібні чималі знання з механіки та електротехніки. Потрібно бути вельми досвідченим майстром на всі руки - чекає ціла низка операцій високої складності, що вимагають точного проектування та кваліфікованого підходу у виконанні. За сукупністю цих причин, як можна судити з обговорень на форумах, багато «здобувачів» або не отримали очікуваного результату, або взагалі відмовилися від задуманого проекту.

Тому в даній статті буде дана оглядова картина, що показує загальні проблеми та напрямки їх вирішення у процесі створення вітрогенераторів. Можна буде приблизно оцінити масштабність робіт та тверезо зважити свої можливості – чи варто братися самому.

Що це таке вітрогенератор? Загальний пристрій системи

Існує кілька способів отримання електричної енергії – за рахунок впливу потоком фотонів (світловий, наприклад, сонячні батареї), за рахунок певних хімічних реакцій (широко застосовується в елементах живлення), за рахунок різниці температур. Але найширше в даний час використовується перетворення кінетичної енергії в електричну. Це перетворення відбувається у спеціальних пристроях, які й називаються генераторами.

Принцип роботи генератора перетворювача кінетичної енергії на електричну, розкритий і описаний ще в XIX столітті Фарадеєм.

Принцип пристрою найпростішого електричного генератора

Він полягає в тому, що якщо провідну рамку розмістити в магнітному полі, що змінюється, то в ній буде індукуватися електрорушійна сила, яка при замиканні ланцюга призведе до появи електричного струму. А зміна магнітного потоку можна домогтися обертанням цієї рамки в магнітному полі, або створюваному постійними магнітами, або збудження, що з'являється в обмотках. При зміні положення рамки змінюється величина магнітного потоку, що перетинає її. І чим вища швидкість зміни, тим більші показники та наведеної ЕРС. Таким чином, чим більше оборотів передається ротору (частини генератора, що обертається), тим більшої напруги можна досягти на виході.

Схема, безумовно, показана з великими спрощеннями, просто з'ясування принципу.

Передача обертання на ротор генератора може здійснюватись по-різному. І один із шляхів знайти безкоштовне джерело енергії, яке приведе в рух кінематичну частину пристрою – це «зловити» силу вітру. Тобто приблизно так само, як це вдалося зробити колись творцям вітряків.

Таким чином, пристрій вітрового генератора має на увазі наявність генеруючого пристрою і механізму передачі статору його обертального руху, тобто вітряка. Крім того, обов'язковою умовою стає конструкція, що забезпечує надійну установку системи, так як її часто доводиться розміщувати на чималій висоті, щоб повноцінному «лові вітру» не заважали природні або штучні перешкоди. У ряді випадків використовується ще й кінематична передача, призначена підвищення кількості обертів ротора.

Один із прикладів підвищує передачі обертання від вітряка на генератор

Але і це ще не все. Наявність та швидкість вітру – величини найчастіше вкрай непостійні. І ставити споживання виробленої енергії у залежність від «капризів погоди» – справа нерозумна. Тому вітрогенератор зазвичай працює у зв'язці із системою акумуляції енергії.

Вироблений струм випрямляється, стабілізується і через спеціальний пристрій-контролер або надходить безпосередньо на подальше споживання, або перенаправляється на зарядку включених до схеми потужних акумуляторів. З акумуляторів через інвертор, що перетворює постійний струм у змінний потрібної напруги та частоти, живлення надходить до точок споживання. Акумулятори стають своєрідною буферною ланкою: якщо поточне навантаження менше поточної (дуже залежної від сили вітру) потужності генератора, або якщо протягом якогось часу взагалі не підключені прилади споживання, то йде зарядка батарей. Якщо навантаження стає вище потужності, що виробляється - батареї розряджаються.

Цікавий момент – саме ця особливість вітрової енергетичної установки дозволяє планувати потужність самого генератора, не виходячи з пікових показників навантаження (за це відповідатиме більшою мірою інвертор), а відштовхуючись від споживання енергії, що прогнозується, протягом певного періоду (наприклад, місяця).

Безумовно, у побуті можуть використовуватися і простіші схеми. Наприклад, вітрова установка просто обслуговує якесь низьковольтне освітлювальне обладнання тощо.

Плюси та мінуси вітрових електростанцій

Наприклад подивимося спочатку на найпростішу конструкцію вітрогенератора, яку зможе зібрати навіть школяр середніх класів. Практичне застосування такої «електростанції» – не особливо широке, але просто щоб розширити своє розуміння та набути деяких навичок – чому б і ні?

» Вітрогенератор простий домашній своїми руками

Альтернативна енергія, що видобувається за допомогою вітряка - приваблива ідея, що охопила величезну кількість потенційних споживачів електрики. Що ж, електромеханіків різного калібру, які намагаються зробити вітрогенератор своїми руками, можна зрозуміти. Дешева (практично безкоштовна) енергетика завжди цінувалася на вагу золота. Тим часом, установка навіть найпростішого домашнього вітрогенератора дає реальну можливість отримати безкоштовний струм. Але як зробити домашній вітрогенератор своїми руками? Як змусити працювати систему енергії вітру? Спробуємо розкрити завісу таємниці за допомогою досвіду досвідчених електромеханіків.

Тема виготовлення та встановлення саморобних вітряних генераторів дуже широко представлена в Інтернеті. Проте більшість матеріалу – це банальне опис принципів отримання електричної.

Теоретична методика влаштування (установки) вітрогенераторів вже давно відома і цілком зрозуміла. А ось як справи практично в побутовому секторі – питання, розкрите далеко не повністю.

Найчастіше джерелом струму для саморобних домашніх вітрогенераторів рекомендують вибирати автомобільні генератори або асинхронні двигуни змінного струму, доповнені неодимовими магнітами.

Процедура обробки асинхронного електродвигуна змінного струму під генератор для вітряка. Полягає у виготовленні "шуби" ротора з неодимових магнітів. Вкрай складний та довготривалий процес

Однак обидва варіанти вимагають суттєвого доопрацювання, нерідко складного, дорогого, що забирає багато сил і часу.

Куди простіше і легше в усіх відношеннях встановити електродвигуни, подібні до тих, що випускалися раніше і випускаються тепер фірмою Ametek (приклад) та іншими.

Для домашньої вітрогенераторної установки підходять двигуни постійного струму напругою 30 – 100 вольт. У режимі генератора від них можна отримати приблизно 50% заявленої робочої напруги.

Слід зазначити: при роботі в режимі генерації електродвигуни постійного струму потрібно розкручувати до швидкості вище від номінальної.

При цьому кожен окремий мотор з десятка однакових екземплярів, може показувати зовсім різні характеристики.

Двигун постійного струму для домашнього вітрогенератора. Оптимальний варіант у складі продуктів, виготовлених фірмою Ametek. Також вдало підходять подібні електродвигуни виробництва інших фірм

Перевірити ефективність будь-якого схожого двигуна нескладно. Достатньо підключити до електричних висновків звичайну автомобільну лампу розжарювання на 12 вольт і крутити вал двигуна рукою. При добрих технічних показниках електродвигуна лампа обов'язково запалиться.

Вітрогенератор у домашньому конструкторському наборі

гвинт на три лопаті,
флюгерну систему,
щоглу металеву,
контролер заряду АКБ.

Бажано, але не обов'язково, дотриматися послідовності виробництва всіх частин вітряного генератора, що залишилися. Послідовність - це порядок, який необхідний у будь-якій справі для досягнення результативності. Очевидно: істотну допомогу у будівництві енергетичної машини надають готові набори:

Виготовлення лопатей пропелера

Досить легким і простим бачиться виготовлення лопатей гвинта генератора із пластикової труби діаметром 150-200 мм.

Для описуваної конструкції домашнього вітрогенератора було зроблено (вирізано) три лопаті. Матеріал: 152-міліметрова сантехнічна труба. Довжина кожної лопаті – 610 мм.

Лопаті для пропелера домашнього вітрогенератора. Елементи пропелера виготовлені із звичайної сантехнічної труби, що широко використовується у господарстві ЖКГ

Сантехнічна труба відрізається за розміром довжини з невеликим запасом на обробку. Потім відрізаний шматок розсікається осьовою лінії на чотири однакових частини.

Кожна частина вирізається за нескладним шаблоном робочої лопаті пропелерної. Усі кромки різів необхідно ретельно зачистити – відполірувати для кращої аеродинаміки.

Елементи пропелера вітрогенератора – пластикові лопаті, що закріплюються на шківі, зібраному з двох окремих дисків. Шків насаджується на вал двигуна і притягується гвинтом.

Та частина маточини, на якій кріпляться лопаті, має діаметр 127 мм. Інша частина - шестерня, діаметр має розмір 85 мм. Обидві деталі маточини не виготовлялися спеціально.

Закріплені на маточині лопаті гвинта домашнього вітряка. Зібраний з підручних деталей і готовий до встановлення на домашній вітрогенератор найпростіший гвинт

Металевий диск та шестерню вдалося знайти у старому технічному мотлоху. Але диск був без отвору під вал, а шестерня мала малий діаметр. Об'єднання цих деталей в єдине ціле вдалося вирішити проблему співвідношення маси і діаметра.

Після закріплення лопат, залишилося лише закрити торець маточини пластиковим обтічником (знову ж таки для аеродинаміки).

Флюгерна основа вітрогенератора

Звичайний дерев'яний брусок (бажано із твердих порід) довжиною 600 мм підійде для флюгерної основи. На одному кінці бруска закріплюється хомутами електродвигун, на іншому монтується «хвіст».

Флюгерна частина установки, куди поставлені двигун та хвіст вітряка. Мотор додатково закріплюється хомутами, хвіст накладними брусочками

Хвостова частина виготовлена з листового алюмінію - це вирізаний прямокутний шматок, який просто встановлюється між наставними брусочками і скріплюється гвинтами.

Для покращення властивостей довговічності дерев'яний брусок рекомендується додатково обробити просоченням і покрити зверху лаком.

На нижній площині бруска, на відстані 190 мм від заднього торця бруса, через опорний фланець закріплюється трубчасте відведення під з'єднання з щоглою.

Флюгерна система домашнього вітряка (нижня її частина), виготовлена з найпростіших доступних деталей. Такі деталі знайдуться у кожного власника домашнього господарства

Неподалік точки закріплення фланця, на стінці труби висвердлюється отвір d=10-12 мм під виведення кабелю крізь трубу від вітрогенератора до накопичувача енергії.

Основа та шарнірна щогла

Тоді як готова флюгерна частина домашнього вітрогенератора, настає черга виробництва опорної щогли. Домашню установку цілком достатньо підняти на висоту 5-7 метрів. Металева труба d=50 мм (зовнішній d=57 мм) якраз підходить під щоглу цього проекту вітрогенератора для дому.

Опірна тарілка під нижню частину щогли домашнього вітряка виготовлена з товстої листової фанери (20 мм). Діаметр млинця 650 мм. По краях фанерного млинця, рівномірно по колу та з відступом 25-30 мм просвердлені 4 отвори d=12 мм.

Нижня та верхня частини, які встануть між щоглою. Ліворуч опорний майданчик із встановленим на поверхні шарнірним механізмом підйому/спуску вітрогенератора

Ці отвори призначені під тимчасове (або постійне) кріплення штирова на грунт. Для міцності установки фанеру знизу можна посилити сталевим листом.

На поверхні опорної тарілки прикріплена конструкція, зібрана із металевих сантехнічних фланців, патрубків, куточків та муфти-трійника.

Між куточками та муфтою-трійником різьбове зчленування виконано не до кінця. Це зроблено спеціально для отримання ефекту шарніра. Таким чином, підйом або спуск вітрогенератора можна здійснювати легко в будь-який момент.

Підставка під щоглу вітряка оснащується чотирма отворами для додаткового кріплення штирями на ґрунт. Так, наприклад, вигляд стан опорного елемента, коли щогла встановлена і піднята

Муфта-трійник центральним відведенням з'єднана зі шматком труби, у нижній частині якої встановлено обмежувач для труби щогли. Щогла труба одягається на трубчастий шматок меншого діаметра до упору в обмежувач.

Приблизно так само з'єднується верхня частина щогли та флюгерна система вітряка. Але там, як обмежувач, усередині щоглової труби встановлені підшипники.

Кріплення щогли розтяжками виконується стандартно із застосуванням звичайних хомутів, які нескладно зробити своїми руками з листового металу

Так що, для складання всієї щоглової системи і знадобиться, без будь-яких кріплень, лише з'єднати нижню і верхню частини з щоглою трубою. Потім завдяки шарнірному пристрої підняти вітрогенераторну установку і зафіксувати щоглу розтяжками.

Зручність шарнірної системи є очевидною. Наприклад, на випадок негоди вітрогенератор можна швидко «укласти» на землю, зберігши від руйнування і швидко встановити в робоче положення.

Домашній вітрогенератор та схема контролера

Контроль напруги та струмів, що знімаються з генератора домашньої вітряної енергетичної установки та подаються на акумуляторні батареї, необхідний обов'язково. Інакше АКБ швидко вийде з ладу.

Причина очевидна: нестабільність зарядного циклу та порушення параметрів заряджання. Або слід застосовувати, наприклад, яким не страшні хаотичні цикли, підвищені напруги і струми.

Функції контролю досягаються збиранням та включенням в конструкцію домашнього вітрогенератора простої електронної схеми. Домашні вітряні установки зазвичай комплектуються щодо простих схем.

Принципова схема контролера заряду АКБ вітроенергетичної установки, збирання якої описується у цій публікації. Мінімум електронних компонентів та висока надійність

Головне призначення схем – управління реле, що перемикає виходи вітрогенератора на акумуляторну батарею або на баластне навантаження. Перемикання виконується залежно від рівня напруги на клемах АКБ.

Традиційна для домашніх вітряків схема контролера застосовувалася й у разі. Електронна плата містить невелику кількість електронних компонентів. Схему досить просто спаяти своїми руками у домашніх умовах.

Принцип побудови забезпечує зарядку акумуляторів доти, доки досягне гранична межа напруги на клемах. Потім реле перемикає лінію на встановлений баласт. Реле потрібно брати з контактною групою під високі струми, щонайменше 40-60А.

Налаштування схеми передбачає регулювання тримерів під установку відповідних напруг контрольних точок «А» та «В». Оптимальні значення напруги у цих точках рівні: для «А» — 7,25 вольт; для "В" - 5,9 вольт.

Якщо схема налаштована під такі параметри, акумуляторна батарея буде відключатися при досягненні на клемах напруги 14,5 і знову підключатися до лінії вітрогенератора при напрузі на клемах 11,8 В.

Структурна електрична схема домашнього вітряка: А1 ... А3 - Акумуляторна батарея; В1 - вентилятор; Ф1 - фільтр, що згладжує; Л1 ... Л3 - лампи розжарювання (баласт); Д1 ... Д3 - потужні діоди

Схемою вітрогенератора передбачено керування вентилятором «3» (може використовуватися для вентиляції газів АКБ) та альтернативним навантаженням «4» через силові транзистори серії IRF.

Стан виходів відзначають світлодіоди червоного та зеленого світіння. Передбачено встановлення ручного керування станом контролера через кнопки «1» та «2».