Строительство ветряка-самолета своими руками: функции устройства и варианты использования

Строительство ветряка-самолета своими руками: функции устройства и варианты использования

Обновлено: 9 марта 2020

• Функции ветряка
• Флюгер
• Как своими руками делать интересный ветрогенератор?
• Флюгер Вильда
• Дымоходные флюгера-дефлекторы
• Современные метеорологические ветряки
• Флюгер-самолет своими руками
• Детский ветряк-самолет из ПЭТ бутылок
• Установка флюгера
• Рекомендуемые товары

Ветряк — устройство, способное получать энергию ветровых потоков и преобразовывать ее во вращательное движение. В настоящее время существует большое количество конструкций ветряков, имеющих разные виды лопастей, с осью вращения, расположенной в горизонтальной или вертикальной плоскости. При этом, все они выполняют одну и ту же работу, только с разной степенью эффективности.

Функции ветряка

Ветряк — это конструкция, способная выполнять множество функций. Традиционно ветряки приводили во вращение мельничные жернова. Со временем появилось большое количество механизмов, нуждающихся в приводе:

• Насосы.
• Электростанции разной мощности.
• Декоративные элементы оформления участка, ландшафтные элементы.

Вариантов использования ветряков было бы намного больше, но их распространение ограничено из-за неравномерного распределения потоков ветра. Для России характерны слабые и умеренные ветра, поэтому строительство и использование ветряков уступило место гидроэнергетике.

В последнее время широкое распространение получают ветрогенераторы, обеспечивающие энергией частные дома. Также широко распространены декоративные элементы, изготавливаемые для оформления частных домов, различных зданий или сооружений. В этом случае вращающиеся части не передают движение ни на какие устройства (чаще всего), используясь сами по себе для оживления окружающего пейзажа.

Флюгер

Одна из интересных и эстетически привлекательных ролей ветряка — выполнение функций флюгера. Это устройство, помимо декоративного значения, выполняет обязанности метеорологического прибора. Флюгер способен определять скорость и направление ветра, позволяя получать статистическую информацию.

Накопленные данные могут быть использованы, например, для производства расчетов при создании большого ветрогенератора. Установка флюгера на крышу создает стильный элемент декора, украшает выступающие части кровли. В качестве материала для изготовления флюгера могут быть использованы:

• металл,
• пластик,
• древесина.

Выбор материала обусловлен возможностями и предпочтениями владельца дома. Из метала можно создать высокохудожественное кованое изделие, но это доступно далеко не всем. Пластиковый флюгер не боится воздействия атмосферной влаги, но плохо реагирует на холод и солнечные лучи. Деревянные конструкции доступны большинству домашних мастеров, но сильно нуждаются в нанесении качественного защитного слоя от влаги.

Как своими руками делать интересный ветрогенератор?

Изготовление флюгера своими руками в первую очередь потребует решения двух вопросов:

• выбор дизайна,
• выбор материала.

Для того, чтобы определиться с дизайном флюгера, проще всего ознакомиться с фотографиями различных готовых конструкций, которые имеются в сети интернет. Любая фотогалерея способна дать наглядное представление о разнообразии флюгеров и обилии возможностей для самостоятельного изготовления.

Из материалов лидирует металл. Он наиболее прочен, долговечен и устойчив к внешним воздействиям. Кроме того, металл допускает разные способы обработки — ковку, сборку на резьбовые соединения, сварку. Единственное слабое место металла — коррозия, возникающая на незащищенной стальной поверхности.

Деревянные конструкции более доступны, поскольку для их изготовления требуются инструменты, имеющиеся практически у любого домашнего мастера. Кроме того, древесина легко поддается обработке и имеет высокую степень ремонтопригодности. При этом, устойчивость к механическим или физическим воздействиям у таких конструкций гораздо ниже, а условия эксплуатации подобных флюгеров не позволяют им существовать в течение длительного времени.

Основной элемент флюгера — рабочее колесо (крыльчатка), установленное на траверсе с хвостом, расположенном на противоположном конце. Центр тяжести траверсы является точкой установки поворотного механизма, позволяющего свободно вращаться вокруг своей оси для беспроблемной установки на ветер.

Размещение шарнира в точке равновесия очень важно, так как это позволяет обеспечить наиболее легкое вращение вокруг вертикальной оси по направлению ветра, устанавливающее правильное положение крыльчатки.

С точки зрения внешнего вида, построение флюгера дает массу возможностей. Существует огромное множество дизайнерских и конструктивных решений, позволяющих изготовить оригинальный и привлекательный флюгер, изменяющий внешность крыши дома и придающий ему романтический облик. Рассмотрим некоторые виды флюгеров:

Флюгер Вильда

Этот флюгер представляет собой метеорологический прибор, способный измерять скорость и направление ветра. Он используется уже более 100 лет, а изобретение устройств, входящих в его состав, относится к средним векам.

Конструкция состоит из вертикальной оси, на которую насажена флюгарка (горизонтальная часть, вращающаяся вокруг оси и указывающая направление ветра). На оси установлены 8 лучей, расположенных в горизонтальной плоскости (роза ветров). При установке эти лучи точно направляются по сторонам света. Ось север-юг отмечается стрелкой для лучшего ориентирования. Положение флюгарки относительно них указывает направление ветра в данный момент.

Кроме того, в состав конструкции входит анемометр — прибор, показывающий скорость ветра. Он устроен довольно просто — имеется вертикально повешенная за верхний торец доска определенного веса. По величине отклонения ее от вертикали определяется сила ветра. Для этого установлена дугообразная шкала, наглядно демонстрирующая величину отклонения.

Существуют конструкции с тяжелой и легкой досками, предназначенные для сильных и слабых ветров.

Дымоходные флюгера-дефлекторы

Эти устройства устанавливаются на выход дымовой трубы и служат для ее украшения и рассеивания дыма. Кроме того, дефлектор препятствует попаданию внутрь дымохода дождевых капель, проникновению птиц или мелких животных. При выходе из трубы дыми устройство начинает вращаться, рассеивая поток в стороны. Кроме того, флюгер направляется по ветру, что препятствует задуванию потока в дымоход и попаданию дыма в помещения. Изготовление такого флюгера просто, в качестве материала используется оцинкованная сталь. Форма флюгера представляет собой наклонный участок трубы, разрезанный в продольном направлении. Сверху устанавливается хвост, направляющий устройство по ветру.

Устройство простое, но требует периодического обслуживания, так как копоть и конденсат забивают подшипники или втулки, отчего вращение устройства затрудняется.

Современные метеорологические ветряки

Современные метеорологические флюгера используют электронные устройства, определяющие скорость и направление ветра с высокой степенью точности. Для этого используются различные типы датчиков, определяющих скорость вращения крыльчатки и переводящие ее в скорость ветра, или определяющие усилие, создаваемое потоком на плоскость, противостоящую его направлению. Большинство этих устройств используется в научных целях и для украшения верхнего яруса крыши зданий не применяется.

Флюгер-самолет своими руками

Обычный вид такого ветряка напоминает самолет — вращающаяся крыльчатка похожа на пропеллер, а хвост, выполняющий роль стабилизатора, автоматически устанавливающего положение устройства по ветру, делается в виде хвоста самолета. Такая форма обыгрывается в художественном смысле при помощи различных элементов, например, крыльев или иных деталей.

Изготовление такого устройства несложно. Его можно сделать вместе с детьми, которым очень нравится мастерить подобные «живые» игрушки. Для выполнения работы потребуется минимальный набор инструментов, а устанавливать такое устройство совсем необязательно на крыше, что довольно опасно. Проще всего укрепить флюгер перед окном или на невысоком шесте на улице, где за ним будет удобно наблюдать.

Детский ветряк-самолет из ПЭТ бутылок

Как вариант, можно изготовить флюгер-самолет из пластиковых бутылок. Простейший способ таков:

• отмытая бутылка прорезается по бокам для установки крыльев;
• сбоку делается продолговатое отверстие для установки бруска, который послужит основанием для вращения;
• крылья изготавливаются из картона и просовываются в боковые прорези;
• в брусок, установленный внутри, вбивается гвоздь (или шуруп), который вставляется в вертикальную трубочку. Этот гвоздь является осью вращения устройства;
• в крышке бутылки делается отверстие, в которое помещается гвоздь или шуруп. Это — ось для пропеллера;
• пропеллер делается из картона и одевается на ось;
• хвост самолета изготавливается из картона и крепится в задней части «фюзеляжа» на клей или скотч. Как вариант, пропеллер можно вырезать из донышка другой бутылки и так же установить на ось в пробке.

Флюгер устанавливается на улице и радует детей своей работой.

Установка флюгера

Монтаж флюгера производится на высшую точку крыши. Обычно это конек или дымоход, иногда — антенна или иное сооружение. Главное, чтобы это была высшая точка, другие варианты установки сильно снижают эффект от работы устройства. Все элементы конструкции должны быть тщательно отбалансированы, чтобы обеспечить максимальную легкость вращения. Шток, на котором будет расположен флюгер, должен быть качественно закреплен, но иметь возможность демонтажа для периодического обслуживания.

Важно! Установка флюгера — опасная операция, производимая на высоте. Выполнять ее следует с соблюдением мер безопасности. В обязательном порядке надо использовать индивидуальные средства защиты — например, страховочный пояс.

Ветряки, выполняющие функции флюгеров, довольно широко распространены среди владельцев частных домов. Они играют роль декоративных элементов, украшают крышу, придают дому особенный шарм и стиль. Устройства просты и могут быть изготовлены самостоятельно, что увеличивает их привлекательность для пользователей.

Природное электричество, доступное каждому — ветрогенератор своими руками

Не ко всем дачным посёлкам (особенно это относится к новостройкам) подведено электричество. Наличие собственного источника электроэнергии отчасти уменьшает неудобства от этого. Даже если электросеть имеется, то за городом возможны частые отключения и падение напряжения. А ещё можно немного сэкономить на собственном производстве электроэнергии. И просто интересно создать своими руками собственный ветрогенератор, избавляющий от энергетической зависимости.

Правовые аспекты установки ветряного электрогенератора

Ветрогенератор является необычной собственностью, обладание этим устройством связано с соблюдением определённых правил и законов. Если устройство устанавливается недалеко от мостов, аэропортов и тоннелей, то высота мачты не должна превышать 15 м. Уровень создаваемого шума не должен превышать 70 дБ днём и 60 дБ ночью. Необходима защита от создания телепомех. Экологические службы не должны предъявлять претензии по поводу создания препятствий для миграции перелётных птиц. Желательно перед началом строительства по каждому параметру провести юридическую консультацию и иметь официальные документы. Никакого налогообложения за производство электроэнергии для собственных бытовых нужд законами не предусмотрено.

Классификация ветровых электростанций для частного дома

Агрегат, преобразующий кинетическую энергию направленного потока воздуха (ветра) сначала в механическую энергию вращающегося ротора, а затем в электрическую энергию, имеет несколько названий – «ветрогенератор», «ветроэлектрическая установка» (ВЭУ), бытовое название – «ветряк». Их классификация предлагает три категории – промышленные для работы на производственных предприятиях; коммерческие, вырабатывающие электричество на продажу; бытовые для индивидуального использования.

В зависимости от расположения оси основного ротора в классификации имеются два типа устройств – вертикальный и горизонтальный. В устройствах вертикального типа ось турбины расположена вертикально по отношению к плоскости земли. Она может работать при небольшом ветре.

Ветряк для частного дома своими руками (+ фото и видео)

Тенденция увеличения роста цен на энергоносители негативно отражается на семейном бюджете, поэтому хозяева находятся в поиске альтернативных источников. Одним из заслуживающих внимание вариантов является установка генератора, который способен производить электроэнергию с помощью ветра. Смонтировать ветряк для частного дома своими руками не составит большого труда, если воспользоваться советами профессионалов.

1. 1. Функции ветрогенератора
2. 2. Преимущества и недостатки ветряков
3. 3. Устройство и принцип работы ветряка
4. 4. Классификация ветряков
5. 5. Особенности сборки ветряка своими руками
6. 6. Подготовительный этап
7. 7. Использование генератора от автомобиля
8. 8. Ветряк из стиральной машины
9. 9. Видео ветряк для частного дома своими руками

Функции ветрогенератора

Ветрогенераторы в частном секторе стали, скорее нормой, чем исключительным случаем. Альтернативный источник энергии позволяет существенно сократить расход средств на оплату счетов за электричество. Обустройство ветряком дачного домика позволяет практически бесплатно пользоваться электроприборами.

Использовать ветряной генератор можно только в районах с подходящими климатическими особенностями. Основным располагающим фактором является наличие ветров, при чём их скорость должна соответствовать показателям, превышающим 4 м/с. При соблюдении этого условия монтаж оборудования будет оправданным с экономической точки зрения.

Для уточнения данных по скорости ветров, достаточно изучить специальную карту, которая отражает среднестатистические значения по регионам. Для получения точных результатов рекомендуется воспользоваться устройством, именуемым анемометр. Снять корректные значения можно с помощью устройства, считывающего сигналы анемометра.

Справка! Прибор, снимающий показатели ветра, нужно закреплять высоко над постройками и деревьями. В обратном случае значения будут некорректными.

Преимущества и недостатки ветряков

Прежде, чем приступить к сборке ветряка и установки его во дворе, нужно ознакомиться с преимуществами и недостатками оборудования. Это поможет избежать неожиданных проблем при монтаже и эксплуатации.

• в рабочем режиме оборудование не требует трат на топливо;

• процесс воспроизводства энергии осуществляется самопроизвольно без контроля человека;

• бесшумный режим функционирования;

• использовать ветряк можно практически при любых климатических условиях;

• минимальный процент износа рабочих элементов;

• возможность сэкономить на счетах за электричество;

• изготовленная конструкция своими руками вполне понятна, при возникновении поломки легко разобраться в причине и способе устранения проблемы;

• собрать модель можно без существенных затрат, используя подручные материалы;

• в отличие от ветряных подстанций заводского изготовления самодельные устройства реже ломаются.

Справка! При установке заводского генератора возникает необходимость в привлечении специалиста. Это необходимо для сохранения гарантийных обязательств производителя. В случае выхода из строя агрегата, который монтировался собственными силами, гарантия сгорает.

• для компенсации простоев в тихую погоду требуется дополнительное дорогостоящее оборудование;

• в период эксплуатации ветряка необходимо регулярно проводить профилактические мероприятия;

• иногда в рабочем режиме устройство издаёт инфразвуки (это может указывать на ошибку, допущенную при монтаже, или особенность ветрогенератора);

• сильный ураганный ветер может сломать конструкцию или сильно её повредить.

Устройство и принцип работы ветряка

Ветряк представляет собой оборудование простой конструкции, преобразующее поток ветра из кинетического типа в механический. Во время движения лопастей в обмотках ротора создаётся переменный ток. Полученная энергия накапливается в аккумуляторном устройстве, откуда идёт подача на электроприборы.

Данное описание ветрогенератора немного упрощено, на самом деле в устройстве не всё так примитивно. Оборудование комплектуется следующими элементами:

• контроллером – задача узла состоит в изменении переменного трёхфазного тока в постоянный;

• инвертором – превращает ток в переменный с номинальным напряжением 220 В;

• ротором, оснащённым лопастями (от 2 до 4 в классическом варианте);

• редуктором (можно заменить коробкой передач) – обеспечивает снижение и поддержание постоянного давления рабочей среды;

• защитной обшивкой – обеспечивает ограждение узлов оборудования от воздействия негативных факторов;

• хвостовой детали – поворачивает ветряк за направлением воздушных масс;

• аккумуляторными батареями – устройство, сохраняющее произведённую энергию для последующего её использования по мере надобности.

Справка! От объёма полученной энергии ветрогенератором почти 20% уходит на преобразования энергии в переменный ток, напряжение которого соответствует 220 В.

Усовершенствовать самодельный ветряк можно дополнением цепи солнечными батареями. Благодаря наличию автоматического выключателя осуществляется отключение основного источника тока и подключение резервного варианта.

Классификация ветряков

Ветряные генераторы классифицируются на разновидности по следующим признакам.

• Количество лопастей – агрегаты бывают двух-, трёх- и многолопастными.

• С учётом материала, из которого делают лопасти – узлы выпускаются парусного или жёсткого типа.

• Направление, по которому осуществляется вращение лопастей – конструкции подразделяются на вертикальные и горизонтальные.

• Тип управления – существует 2 разновидности: регулируемым шагом и фиксированными лопастями.

Для тех, кто решил собрать и установить ветряк собственными силами, специалисты рекомендуют выбрать конструкцию с фиксированным шагом лопастей. Их преимущество заключается в простом управлении, чего не скажешь о регулируемом типе устройства.

При выборе ветряка между вертикальным и горизонтальным типом учитываются особенности конструкции и факторы, влияющие на эксплуатацию оборудования.

• Устройства с вертикальной осью отличаются компактными параметрами. Они работают вне зависимости от направления ветра, что становится возможным благодаря особой конструкции. Лопасти выполняются в виде турбин, что уменьшает нагрузку на ось. Отдавать предпочтение вертикальному ветряку нужно в случаях, когда ветер на участке часто меняет своё направление.

• Ветрогенератор с горизонтальным размещением лопастей к оси устанавливается перпендикулярно к воздушным потокам. Принцип работы оборудования имеет много общего с флюгером. Суть функционирования заключается в сопротивлении воздушным массам. При оснащении ветряка генератором роторного типа получается высокий КПД.

Особенности сборки ветряка своими руками

Как ранее было подмечено, устанавливать генератор нужно на большой высоте. Но такая возможность есть не всегда. Монтировать мачту высотой более 15 м запрещается при близком расположении домовладения к следующим объектам:

Для предотвращения проблем с соседями рекомендуется оснащать станцию специальной защитой. Без неё лопасти могут издавать неприятный шум, помехи в радио и теле эфирах.

Для того чтоб конструкция выполняла свои функции и была работоспособной хотя бы с КПД не менее 30%, нужно ознакомиться с некоторыми понятиями.

• Устройство генератора – необходимо рассмотреть разновидности устройств, принципы их работы, каких параметров они бывают, какое количество полюсов имеют. Обогатить багаж знаний нужно также понятиями: ротор и статор.

• Расчёты параметров лопастей – детали рассчитываются под определённый генератор. Важные моменты: количество лопастей, диаметр винта, форма лопастей, тип их размещения относительно оси.

Подготовительный этап

Специалисты советуют начать работу с разработки чертежа и составления списка всего необходимого. В перечень входят:

• большая ёмкость или листовой металл (отдавать предпочтение лучше нержавейке, алюминию);

• выключатель кнопочного типа (12V), рекомендуется использовать полугерметичный;

• провода (2,5; 4 мм);

• преобразователи тока 12-220V, 700-1500W;

• крепёжные элементы в виде хомутиков (2-4 шт.).

Вес объём работы выполняется набором инструментов, куда входят:

• маркер, измерительные приборы;

• болгарка (если нет в наличии, можно обойтись ножницами по металлу);

• отвёртки разного типа;

До начала работ монтаж ветряка на участке лучше согласовать с соседями, чтобы в процессе эксплуатации не возникло неприятностей.

Использование генератора от автомобиля

Основой для крыльчатки может послужить старое ведро или вместительная кастрюля. С помощью маркера и рулетки нанести разметку, разделив ёмкость на 4 равноценные части. Резка выполняется болгаркой или ручным способом. С раскроем справятся ножницы по металлу. До самого центра (окружности, которая определяется днищем) разрезать не нужно.

Справка! Если используется ёмкость из окрашенной жести, использовать болгарку нельзя. Чтобы избежать перегрева металла, лучше воспользоваться ножницами.

Следующий этап работ предусматривает формирование лопастей. С помощью пассатижей и других инструментов разрезанным частям ёмкости придают изогнутый вид. От того, какой угол изгиба был выбран, зависит скорость вращения и площадь соприкосновения конструкции с воздушными массами.

В автомобильном генераторе и донной части ёмкости наметить точки под отверстия. При выполнении измерительных работ важно соблюдать симметрию. Ошибки в разметке сделают конструкцию несбалансированной, что негативно скажется на крутящем моменте.

После того, как лопасти приобрели нужную форму, донная часть фиксируется к генератору (используется подготовленное отверстие). Выглядит это следующим образом: на шкиве откручивается гайка, на вал насаживается крыльчатка, после чего выполняется фиксация деталей той же гайкой.

Последующие усилия сводятся к установке генератора на мачту и подсоединению проводов для сборки цепи. Для участка, ведущего к накопительной батарее, используют проводник сечением 4 мм (такой же кабель нужен для соединения преобразователя и инвертора). Для питания бытовой техники подходит провод сечением 2,5 мм.

Ветряк из стиральной машины

Основной материал для ветряка снимается со стиральной машины, остальное докупается или комплектуется домашними запасами.

Для сборки агрегата понадобятся:

• ротор с лопастями;

В работе пригодятся такие расходные материалы, как эпоксидная смола, наждачная бумага, холодная сварка, 32 шт. неодимовых магнитов (5 мм; 12 мм). Магниты можно купить в строительных магазинах или заказать на торговых площадках в интернете.

Применение генератора стиральной машины

• с ротора двигателя снимают сердечники, после чего детали частично срезают (глубина разреза не превышает 2 мм);

• в сердечниках формируют пазы (заглубление не превышает 5 мм), далее на них монтируют жёсткое покрытие;

• по окружности детали на равноудалённом расстоянии приклеивают магниты;

• подготовленный шаблон с магнитами укладывают на ротор, пробелы в стыковке заполняют эпоксидной смолой (допускается использование холодной сварки);

• после просушки клеевого состава поверхность ротора зачищается наждаком (рекомендуется фиксировать деталь в тисках);

• изготовление крыльчатки выполняется из жестянки или стеклопластика (удобней использовать большую металлическую ёмкость или листовой материал);

• для мачты выбирают трубы (Ø 32 мм), перед сборкой элементов их грунтуют и прокрашивают для защиты от коррозии;

• завершается монтаж соединением подготовленных узлов и установкой мачты.

Нельзя сказать, что сборка конструкции является простым делом. Сложность в большей степени заключается в расчётах и измерениях. К тому же браться за работу стоит при наличии багажа элементарных знаний о роторах и статорах, принципах работы генератора. Владеющим данной информацией сделать ветряк для частного дома своими руками более чем доступно.

Видео ветряк для частного дома своими руками

Как сделать ветрогенератор своими руками: устройство, принцип работы + лучшие самоделки

Сложно не заметить, насколько стабильность поставок электроэнергии загородным объектам отличается от обеспечения городских зданий и предприятий электроэнергией. Признайтесь, что вы как владелец частного дома или дачи не раз сталкивались с перебоями, связанными с ними неудобствами и порчей техники.

Перечисленные негативные ситуации вместе с последствиями перестанут осложнять жизнь любителей природных просторов. Причем с минимальными трудовыми и финансовыми затратами. Для этого нужно всего лишь сделать ветряной генератор электроэнергии, о чем мы детально рассказываем в статье.

Мы подробно описали варианты изготовления полезной в хозяйстве системы, избавляющей от энергетической зависимости. Согласно нашим советам соорудить ветрогенератор своими руками сможет неопытный домашний мастер. Практичное устройство поможет существенно сократить ежедневные расходы.

Законность установки ветрогенератора

Альтернативные источники энергии – мечта любого дачника или домовладельца, участок которого находится вдали от центральных сетей. Впрочем, получая счета за электроэнергию, израсходованную в городской квартире, и глядя на возросшие тарифы, мы осознаём, что ветрогенератор, созданный для бытовых нужд, нам бы не помешал.

Прочитав эту статью, возможно, вы воплотите свою мечту в реальность.

Чтобы не потратить зря деньги, силы и время, давайте определимся: есть ли какие-либо внешние обстоятельства, которые создадут нам препятствия в процессе эксплуатации ветрогенератора?

Для обеспечения электроэнергией дачи или небольшого коттеджа достаточно малой ветроэнергетической установки, мощность которой не превысит 1 кВт. Такие устройства в России приравнены к бытовым изделиям. Их установка не требует сертификатов, разрешений или каких-либо дополнительных согласований.

Никакого налогообложения производства электроэнергии, которая расходуется на обеспечение собственных бытовых нужд, не предусмотрено. Поэтому маломощный ветряк можно смело устанавливать, вырабатывать с его помощью бесплатную электроэнергию, не уплачивая при этом государству никаких налогов.

Впрочем, на всякий случай следует поинтересоваться, нет ли каких-либо местных нормативных актов, касающиеся индивидуального энергоснабжения, которые могли бы создать препятствия в установке и эксплуатации этого устройства.

Претензии могут возникнуть у ваших соседей, если они будут испытывать неудобства, связанные с эксплуатацией ветряка. Не забывайте, что наши права заканчиваются там, где начинаются права других людей.

Поэтому при покупке или самостоятельном изготовлении ветрогенератора для дома нужно обратить серьёзное внимание на следующие параметры:

• Высота мачты. При сборке ветрогенератора нужно учитывать ограничения на высоту индивидуальных построек, которые существуют в ряде стран мира, а также местонахождение собственного участка. Знайте, что поблизости от мостов, аэропортов и тоннелей строения, высота которых превышает 15 метров, запрещены.
• Шум от редуктора и лопастей. Параметры создаваемого шума можно установить при помощи специального прибора, после чего зафиксировать результаты замеров документально. Важно, чтобы они не превышали установленные шумовые нормы.
• Эфирные помехи. В идеале при создании ветряка должна быть предусмотрена защита от создания телепомех там, где ваше устройство может такие неприятности обеспечить.
• Претензии экологических служб. Эта организация может препятствовать вам в эксплуатации установки только в том случае, если она мешает миграции перелетных птиц. Но это маловероятно.

При самостоятельном создании и монтаже устройства учите эти моменты, а при покупке готового изделия обратите внимание на параметры, которые стоят в его паспорте. Лучше заранее обезопасит себя, чем впоследствии расстраиваться.

Как сделать ветрогенератор своими руками

Человек использует ветер уже несколько тысяч лет. Скорей всего, это началось с изобретения паруса. Несколько позже ветер стали использовать для привода ветряных мельниц, а с прошлого века — для выработки электричества. Получение энергии от ветросиловых установок является чрезвычайно заманчивой, но и весьма сложной технической задачей. В настоящее время имеется несколько вариантов технических конструкций ветрогенератора своими руками, хорошо зарекомендовавших себя на практике.

Ветер — поток воздушных масс над земной поверхностью. Он возникает из-за неравномерного нагрева этой поверхности солнечными лучами. Воздух из областей повышенного давления перемещается в направлении областей низкого давления. На скорость ветра влияют характер земной поверхности, протяжённость воздушного потока над этой поверхностью и различные природные и искусственные препятствия, такие как холмы, высокие деревья, здания. Среднегодовая скорость ветра для конкретной местности характеризует энергетический ветровой потенциал района. Эту скорость определяет среднеарифметическое значение скоростей за периоды, например, за месяц, сезон и год. Россия располагает значительными ветровыми ресурсами. Особенно они велики по всему морскому побережью и на территории юга нашей страны (рис. 1). Регионы со среднегодовой скоростью ветра 3,5-6 м/с и выше считаются вполне перспективными для строительства ветроэлектрических установок (ВЭУ).

Если выяснится, что в месте предполагаемой установки ветрогенератора нет достаточно сильных ветров, то и не будет никакого смысла в её сооружении.

Второй вопрос — насколько мощным сделать ветрогенератор. Очевидно, что все энергетические проблемы исключительно с его помощью решить не удастся. Скорость ветра изменчива не только в зависимости от сезона, но и от времени суток, поэтому энергию необходимо запасать и бережно её расходовать. А лучше всего использовать различные источники совместно, например, ветряк и солнечные батареи (рис. 2).

Правда, многие самодельщики готовы собирать ветровую установку своими руками даже только для того, чтобы заряжать аккумуляторы своего карманного гаджета. Это будет просто хобби. Но вот если вообще нет электроэнергии и перспективы её туда провести совершенно нереальны, то постройка ветрогенератора своими руками окажется полезной.

Расчет установки ветрогенератора

Простейшие расчёты помогут определить реальные возможности установки. Существует показатель, который позволит оценить, какую часть энергии воздушного потока можно использовать с помощью ветроколеса. Его называют коэффициентом использования энергии ветра (Е). Коэффициент использования энергии ветра Е зависит от типа ветродвигателя, качества его изготовления и других параметров. Лучшие быстроходные ветродвигатели с обтекаемыми аэродинамическими лопастями имеют значение Е = 0,43-0,47. Это означает, что ветроколесо такой ВЭУ может полезно использовать 43-47% энергии воздушного потока.

Максимальное теоретически вычисленное значение Е = 0,593, но на практике получить его невозможно.

Мощность ветроколеса на валу без учёта потерь в передачах и подшипниках можно подсчитать по формуле:

р — массовая плотность воздуха, равная при нормальных условиях 0,125 кг*с2/м4,
V — скорость ветра (м/с),
Р — ометаемая ветроколесом поверхность (м2),
Е — коэффициент использования энергии ветра.

Рассчитать площадь, ометаемую воздушным колесом, можно по формуле:

Для нормальных условий (температура — 15°С и давление — 760 мм рт.ст.) мощность можно рассчитать по упрощённым формулам в лошадиных силах и в киловаттах:

D — диаметр ветроколеса (м).

Сделать ветряк малого диаметра, стабильно работающий при малых ветрах, — сложная задача. Воздушный винт получает 75% энергии с кольцевой области ометания от 0,5 до 1,0 радиуса. В связи с этим наименьший диаметр пропеллера, выгодного с точки зрения использования ветра со скоростью 4 м/с, должен быть не менее 4,5 м. Для малых ветров предпочтительнее оказываются тихоходные многолопастные винты.

Для ветроэлектростанции применяют генераторы переменного или постоянного тока. В самодельных ВЭУ очень часто используют генератор от современного автомобиля. Несмотря на то что они вырабатывают переменный ток, любой из них не очень подходит для этой цели, так как требует высоких оборотов и подмагничивания обмотки возбуждения. А генераторы постоянного тока вообще плохо работают при медленном вращении и даже на номинальных оборотах имеют небольшую мощность (100-200 Вт).

Самодельный ветрогенератор из асинхронного двигателя

Гораздо лучшие результаты можно получить с помощью переделанного асинхронного электродвигателя, снабдив его ротор постоянными магнитами. Эти двигатели не имеют никакой обмотки в роторе, а только металлические пластины. Если к ротору прикрепить постоянные магниты, то получится трёхфазный генератор удивительно прочной и долговечной конструкции, способный отдавать токи в десятки ампер при низких скоростях вращения.

Однако при высоких оборотах из-за большого тока начинают греться обмотки статора. В таком случае провод этих обмоток лучше заменить на другой — с большим сечением.

В трёхфазном генераторе переменного тока имеются 3 обмотки, соединить которые можно по схеме «треугольник» или «звезда». Треугольное соединение позволяет получить большой ток при меньшем напряжении, чем у соединения в звезду. Звезда наоборот даёт большее напряжение при меньшем токе. Трёхфазные генераторы намного эффективнее однофазных и генераторов постоянного тока. Это доказал ещё Никола Тесла.

Любой ветроагрегат требует защиты от шквальных порывов ветра. Вместо сложной системы поворота лопастей всё чаще используют механизм разворота всего колеса под углом к воздушному потоку.

Преобразование переменного тока в постоянный (который необходим для зарядки аккумуляторов) легко произвести с помощью полупроводниковых диодов, включённых по мостовой схеме (см. рис. 3). Если же вам потребуется напряжение стандартной электросети 220 В частотой 50 Гц, то в качестве инвертора используйте обычный компьютерный блок бесперебойного питания. Новый блок стоит дорого, но поскольку нам потребуется лишь повышающий инвертор, то можно использовать и списанный. Достаточно к нему вместо внутреннего подсоединить аккумулятор ветряка. Мощности UPS 1000 или UPS 5000 будет более, чем достаточно.

Расчет лопастей ветрогенератора

Крепление лопастей к втулке позволяет перемещением их балансировать ветровое колесо в сборе.

Примером простейшей, но вполне работоспособной ВЭУ может служить конструкция французского умельца (фото 1). Его шестилопастное ветряное колесо, лопасти которого хомутами прикреплены к металлическим пруткам (фото 2), соединённым электросваркой с общей втулкой (рис. 4), насаживается на ось электрогенератора.

Аэродинамический руль устанавливает колесо строго к ветровому потоку.

Для автоматической ориентации лопастей на ветер служит аэродинамический руль, прикреплённый к поворотной трубе силового узла установки (фото 3). Подшипники поворотного устройства обеспечивают поворот ветроколеса с генератором на опорной мачте при изменении направления ветра.

Лопасти и аэродинамический руль выпилены из фанеры толщиной 10 мм. Консоль кронштейна крепления пера руля при порывистом ветре испытывает большие нагрузки, и потому её изготовили из заготовки толщиной в 15 мм. Готовые лопасти и руль мы видим на фото 4. Выкройки этих деталей представлены на рис. 5-8. Хотя лопасти и имеют плоский профиль, но их кромки должны быть обработаны в соответствии с рисунками.

Фото 6.Доработка ротора асинхронного электромотора позволяет получить эффективный генератор переменного тока для ветроустановки.

Фото 7. Переделать ротор можно двумя способами. Первый — это наклеить магниты на механически обработанный ротор двигателя. И второй способ — из стальной ленты по деревянной оправке сделать новый ротор, на который так же наклеить магниты.

Ветровое колесо имеет 6 лопастей. Однако всего их было изготовлено 9. Три коротких лопасти необходимы для замены трёх полноразмерных лопастей на время сезона сильных ветров (фото 5). Балансировку ветрового колеса можно произвести перемещением лопастей по пруткам от втулки или ближе к ней.

Пожалуй, самой трудоёмкой будет переделка асинхронного электродвигателя в трёхфазный генератор. Двигатель мощностью 150 Вт и выше, рассчитанный на работу от сети 220 В при частоте 50-60 Гц, после переделки сможет в качестве генератора ветроустановки отдавать в нагрузку ток до десятка ампер при напряжении не ниже 12 В.

Главной переделке в будущем генераторе подвергается ротор. После разборки электромотора тело ротора протачивают и фрезеровкой пазов разделяют на несколько сегментов. В нашем случае их шесть. На каждом сегменте размещены постоянные магниты (см. рис. 9). Их прикрепляют по 6 шт. на каждый полюс ротора (всего их 36) прочным эпоксидным клеем (фото 6). Количество полюсов магнитов на роторе не должно быть кратным количеству катушек на статоре. Это исключит трудный пуск ветроколеса из-за «залипання» магнитов ротора на статорных полюсах.

Есть и второй способ переделки ротора — это сделать из стальной полосы нужного диаметра цилиндр (по деревянной оправке) и на него наклеить магниты (фото 7).

Собирать обмотки полюсов статора при работе генератора на зарядку аккумулятора лучше в треугольник, а при прямой нагрузке большим током — в звезду. Катушки статора в любом случае лучше перемотать проводом большего сечения (фото 8). Это уменьшит потери на нагрев.

Ветроэлектрические установки, работающие параллельно с другими установками, использующими возобновляемые источники энергии (солнечные батареи, гидрогенераторы, тепловые насосы и пр.), вполне могут обеспечить энергоснабжение жилого дома или небольшого хозяйства. При наличии резерва в виде электроагрегата с бензодвигателем временное снижение альтернативной энергии может быть компенсировано в любой момент. Подобные системы приносят большую экономию энергии, получаемой от традиционных источников.

Ветряк своими руками. Расчет мощности, схемы и конструкция

В настоящее время на фоне высокого внимания к проблематике энергосбережения и ограниченности ресурсной базы инновационное ветрогенераторное оборудование получило широкую популярность и распространение.

Виды ветрогенераторов

Такое оборудование обладает широкими вариантами конструкции. В основном он подразделяется на разнообразные типы в зависимости:

• От числа лопастей (модели от одной до пятидесяти и более),
• Стройматериалов изготовления (жесткие лопасти и парусные варианты),
• Размещения вращательной оси (горизонтальные и вертикальные модели),
• Шага винта (с меняющимся и фиксированным шагом).

Расчет мощности ветряка

Мощность устройства имеет относительное значение. Она будет непостоянной, и находиться под воздействием скорости ветра. При ветреной погоде – производительность ветрогенератора будет выше, а при штиле маленькой. Для множества конструкций универсальной мощностью считается скорость от 8 м/с, что соответствует значительным порывам ветра. Это значит, что оборудование с нагрузкой 1 кВт будет производить такой же объем электроэнергии при скорости ветра в 8 м/с. Также мощность находится в прямой зависимости от размера ветряного колеса и высоты мачты.

Конструкция ветряка

Конструктивные особенности ветрогенератора включают несколько элементов, основные из которых само оборудование и мачта. Механизм включает в себя несколько составных компонентов:

• колесо с лопастями, вращаемые ветром и передающие крутящий момент на вал генерирующего устройства через специальный преобразователь,
• инвертирующий элемент – осуществляет функцию трансформации полученного постоянного тока в переменный,
• аккумулирующий механизм, который необходим для подачи в электросеть напряжения при отсутствии ветряной погоды,
• поворотный вал и токоприемник, установленный на раме.

Схемы

Схемы ветрогенератора необходимы для того, чтобы разработчики и простые люди могли понять главный принцип работы устройства и конструктивные особенности разнообразных моделей.

Делаем ветряк своими руками

1. Лопасти для ветряка

Ветряное колесо представляет собой самый значимый элемент конструкции устройства. Он осуществляет преобразование силы ветра в механическую энергию. Таким образом, от его строения зависит подбор всех остальных элементов.

Наиболее распространенных и эффективные типы лопастей — парусное и крыльчатое. Для изготовления первого варианта необходимо зафиксировать на оси лист материала, разместив под углом к ветряному потоку. Однако при вращательных движениях такая лопасть будет обладать значительным аэродинамическим противодействием. К тому же оно будет увеличиваться с возрастанием атакующего угла, что снижает эффективность их функционирования.

С более высокой продуктивностью работает второй тип лопастей – крыльчатые. По своим очертаниям они походят на крыло самолета, а издержки силы трения сведены к минимальным значениям. Такой тип ветряного движка обладает высоким коэффициентом использования энергии ветра при низких затратах материалов.

Лопасти можно изготовить из пластмассы или пластиковой трубы, поскольку она будет более продуктивна по сравнению с древесиной. Наиболее эффективной является структура ветряного колеса с диаметром в два метра и шестью лопастями.

2. Генератор для ветряка

Наиболее приемлемым вариантом для ветрогенерирующего оборудования является преобразующий асинхронный генерирующий механизм с переменным током. Его основными преимуществами являются невысокая стоимость, легкость приобретения и широта распространения моделей, возможность переоборудования и замечательное функционирование на низких оборотах.

Он может быть трансформирован в генератор с постоянными магнитами. Исследования показали, что такое устройство может эксплуатироваться на маленьких скоростях, но при этом быстро теряет эффективность на ее высоких значениях.

3. Крепление для ветряка

Для фиксации лопастей к обшивке генератора необходимо применить головку ветродвигателя, представляющую собой стальной диск с толщиной до 10 мм. К нему привариваются шесть металлических полосок с отверстиями для закрепления к ним лопастей. Сам диск прикрепляется к генерирующему механизму с использованием болтиков с контргайками.

Так как генерирующее устройство способно выдерживать максимальные нагрузки, в том числе и от гироскопических сил, его нужно крепко закрепить. На устройстве генератор устанавливается с одной стороны, для этого вал нужно соединить с корпусом, который выглядит как стальной элемент с резьбовыми отверстиями для накручивания на ось генератора такого же диаметра.

Для производства опорной рамы ветрогенерирующего оборудования, на которой будут размещаться все остальные элементы, необходимо применить металлическую пластину с толщиной до 10 мм или кусок балки таких же размеров.

4. Поворотный узел ветрогенератора

Поворотный механизм обеспечивает вращательные движения ветряка вокруг вертикальной оси. Таким образом, он дает возможность поворачиваться устройству по направлению ветра. Для его изготовления лучше воспользоваться роликоподшипниками, которые более эффективно воспринимают осевые нагрузки.

5. Приемник тока

Токоприемник функционирует для обеспечения снижения вероятности перекручивания и обрыва проводов, идущих от генератора на ветряке. Он содержит в своей конструкции втулку, произведенную из изоляционной материи, контактов и щеточек. Для создания защищенности от погодных явлений контактные узлы приемника тока должны быть закрытыми.

Установка генератора

Производить монтаж оборудования необходимо на некотором удалении от построек и жилых домов, а также на свободном пространстве. Важно принять во внимание плотность земляного грунта, поскольку она крайне значима для подбора стройматериала и размера клинков для растяжек мачты. Если почва мягкая, то клин должен быть длиннее и крепче, с повышением твердости грунта – твердость материала его изготовления так же должна повышаться.

Крепления растяжек необходимо фиксировать бетонным раствором, поскольку плотность почвы может с течением времени или после дождя поменяться. В настоящее время для типовых устройств используется четырех точечная система крепления на растяжках. Мачту нужно зафиксировать на центральной основе из бетона, с использованием плиты стали и кронштейна.

Для защиты механизма от сильных погодных явлений используется крайне обычная, но результативная конструкция – боковая лопата. Она совместно с ветряным колесом берет на себя весь напор ветра, и компенсируется пружинной спиралью.

Уход за оборудованием

Для полноценного функционирования оборудования необходимо осуществлять правильное и эффективное обслуживание:

• Спустя полмесяца после монтажа опустить устройство при небольшом ветре и осуществить проверку креплений,
• Ежегодно проводить смазку подшипников поворотного узла и генераторного оборудования,
• При возникновении симптомов разбалансирования ветряного колеса его необходимо спустить и устранить все дефекты,
• Ежегодно осуществлять проверку щетки теплоприемника,
• Проводить окраску всех металлических элементов ветрогенератора каждые два года.

Срок окупаемости

Ветряные установки окупаются в среднесрочной перспективе. Наибольшую выгоду от них можно получить в сахалинском и камчатском регионе, где они окупится уже через 8 лет. В других же регионах Дальнего Востока этот срок будет равен 10-12 годам. Такой тип получения электроэнергии будет рентабелен при соблюдении следующих условий: наличия постоянных ветров, соответствие производительности требованиям собственника и рациональной эксплуатации.

ветрогенератор своими руками

Принцип работы ветрогенератора

В упрощенном виде принцип работы ветрогенератора можно представить следующим образом.

Сила ветра приводит в движение лопасти, которые через специальный привод заставляют вращаться ротор. Благодаря наличию статорной обмотки, механическая энергия превращается в электрический ток. Аэродинамические особенности винтов позволяют быстро крутить турбину генератора.

Принцип работы

Дальше сила вращения преобразуются в электричество, которое аккумулируется в батарее. Чем сильнее поток воздуха, тем быстрее крутятся лопасти, производя больше энергии. Поскольку работа ветрогенератора основана на максимальном использовании альтернативного источника энергии, одна сторона лопастей имеет закругленную форму, вторая – относительно ровная. Когда воздушный поток проходит по закругленной стороне, создается участок вакуума. Это засасывает лопасть, уводя её в сторону. При этом создается энергия, которая и заставляет раскручиваться лопасти.

Схема работы ветрогенератора: показан принцип преобразования энергии ветра и действия внутренних механизмов

Во время своих поворотов винты также вращают ось, соединённую с генераторным ротором. Когда двенадцать магнитиков, закреплённых на роторе, вращаются в статоре, создаётся переменный электрический ток, имеющий такую же частоту, как и в обычных комнатных розетках. Это основной принцип того, как работает ветрогенератор. Переменный ток легко вырабатывать и передавать на большие расстояния, но невозможно аккумулировать.

Принципиальная схема ветрогенератора

Для этого его нужно преобразовать в постоянный ток. Такую работу выполняет электронная цепь внутри турбины. Чтобы получить большое количество электроэнергии, изготавливаются промышленные установки. Ветровой парк обычно состоит из нескольких десятков установок. Благодаря использованию такого устройства дома, можно получить существенное снижение расходов на электроэнергию. Принцип действия ветрогенераторов позволяет применять их в таких вариантах:

• для автономной работы;
• параллельно с резервным аккумулятором;
• вместе с солнечными батареями;
• параллельно с дизельным или бензиновым генератором.

Если поток воздуха движется со скоростью 45 км/час, турбина вырабатывает 400 Вт электроэнергии. Этого хватает для освещения дачного участка. Данную мощность можно накапливать, собирая её в аккумуляторе.

Специальное устройство управляет зарядкой аккумуляторной батареи. По мере уменьшения заряда вращение лопастей замедляется. При полной разрядке батареи лопасти снова начинают вращаться. Таким способом зарядка поддерживается на определённом уровне. Чем сильнее воздушный поток, тем больше электроэнергии может произвести турбина.

Система торможения вращения лопастей

Чтобы установка не вышла из строя при сильном напоре воздуха, она снабжена специальной системой торможения. Если раньше движущиеся магниты индуцировали ток в обмотках, то теперь данная сила используется для остановки вращающихся магнитов. Для этого создается короткое замыкание, при котором замедляется движение ротора. Возникающее противодействие замедляет вращение магнитов.

Конструкция ветрогенератора и узлов

При ветре больше 50 км/час тормоза автоматически замедляют вращение ротора. Если скорость движения воздуха доходит до 80 км/час, тормозная система полностью останавливает лопасти. Все части турбины сконструированы так, чтобы максимально использовалась воздушная энергия. Когда ветер дует, лопасти вращаются, и генератор преобразует их движение в электричество. Совершая двойное преобразование энергии, турбина производит электричество из обычного перемещения воздушных масс.

Внешне ветрогенератор напоминает флюгер — направлен в ту сторону, откуда дует ветер

Данное устройство весьма полезно не только в каких-то экстремальных условиях, но и в обычной повседневной жизни. Довольно часто системы ветрогенераторов применяются на дачах или в тех населенных пунктах, где регулярно бывают перебои с подачей электроэнергии. Самостоятельно сделанный автономный источник электричества имеет такие преимущества:

• установка экологически чистая;
• отсутствует потребность её заправки топливом;
• не накапливаются какие-либо отходы;
• устройство работает очень тихо;
• имеет большой срок эксплуатации.

Все ветрогенераторы работают по одинаковой схеме. Сначала полученное от давления ветра переменное напряжение преобразуется в постоянный ток. Благодаря этому заряжается аккумулятор. Затем инвертором снова производится переменный ток. Это нужно для того, чтобы светились лампочки; работал холодильник, телевизор и т. д. Благодаря аккумуляторной батарее, можно пользоваться электроприборами в безветренную погоду. Кроме того, во время сильных порывов ветра напряжение в сети остаётся стабильным.

Увеличение мощности установки

Конструкцию некоторых ветрогенераторов имеет ветровой датчик. Он собирает данные о направлении и скорости воздушного потока. Генератор ветряка не может выдать больше номинальной мощности, однако, в любое оборудование заложен запас он может составлять от 10-30% от расчетных. На этот «запас» рассчитывать не стоит, так как программно и конструктивно в ветрогенератор заложена защита от перегрузок.

Увеличить мощность ветроустановки можно с помощью системы резервирования электроэнергии на базе аккумуляторных батарей.

Выходная мощность (кВт) ветрогенератора определяется мощностью инвертора. Исходя из выдаваемых киловатт, можно определиться с максимальным количеством подключаемых электроприборов. Чтобы увеличить выходную мощность установки, необходимо параллельно подключить несколько инверторов.

Для трехфазных схемы электропитания необходимо установить по инвертору на каждую фазу.

Если мощности на фазе недостаточно, увеличивают количество инверторов, если это предусмотрено производителем. При отсутствии ветра продолжительность подачи электроэнергии прекращается. Генерации энергии не происходит, поэтому к ветрогенератору подключают накопители энергии, смотрите схему ниже.

Схема увеличения мощности и емкости ветрогенератора

Накопитель энергии состоит из связки инвертор-батарея. О батареях вы можете прочитать в этой рубрике, а о накопителях в этой. Увеличение ёмкости аккумуляторных батарей увеличивает запас хранимой энергии, но и длительность зарядки. Скорость зарядки аккумулятора зависит от мощности генератора и количества инверторов, которые тоже могут пропустить через себя только ту мощность, которая заложена производителем. Соответственно, скорость зарядки аккумуляторов зависит от пропускной способности инвертора и не зависит от мощности ветрогенератора.

Выбор ветрогенератора

Самые качественные ветряки производят в Германии, Франции и Дании. Эти страны делают ветровые установки для снабжения электричеством жилого частного сектора, фермерских хозяйств, школ, небольших торговых точек. В России из-за низкой стоимости электроэнергии и негласной монополии на продажу электроэнергии ветроустановки, солнечные панели и другие виды альтернативной энергии не сильно распространены.

Мобильный ветрогенератор подойдет для нефтепромышленности или монтажных бригад, которые ведут строительство в полях (прототип)

Но высокая стоимость подключения удаленных объектов от электросетей (есть до сих пор не электрифицированные деревни), хамство чиновников, длительные процедуры хождения и получения ТУ у монопольных компаний вынуждают собственников использовать альтернативную энергию своих объектов.

Прежде все вы должны понимать, что КПД ветровой установки составляет около 60%, есть зависимость от скорости ветра, и потребуется периодически проводить ТО. Если вы все-таки решили сделать выбор в пользу ветрогенератора, следует знать. Выбирать ветрогенератор нужно исходя из конкретных обстоятельств его применения. Существуют новые разработки и модели: с повышенным КПД, вертикальные, горизонтальные, ортогональные, безлопастные.

Подсчитывается активная и резистивная мощность всех потребителей энергии.

Для предприятий или частного дома эти данные могут быть в проекте или счетах за электроэнергию. Если вам необходимо обеспечить электроэнергией дачу выбирается модель ветроустановки на 1-3 кВт, инвертор нужно небольшой мощности и можно обойтись без аккумуляторных батарей. Принцип наличия дачной ветроустановки прост: есть ветер — есть электричество, нет ветра — работаем в огороде или по хозяйству. Простой ветрогенератор можно сделать самому, достаточно собрать необходимые материалы и соединить их вместе.

Для частного дома постоянного проживания, такой принцип не подойдет. При частом отсутствии ветра следует придать особое значение аккумулятору. Здесь нужна большая ёмкость. Однако, чтобы он быстрее заряжался, сам генератор электричества также должен быть большой мощности. То есть отдельные узлы установки тесно взаимосвязаны друг с другом. Более надежная комбинация — симбиоз с дизель-генератором и солнечными панелями. Это 100% гарантия наличия электричества в доме, но и более дорогая.

При наличии скважины вы будете полностью энергонезависимые от внешних сетей.

Сейчас большое распространение получили коммерческие ветровые установки. Получаемая с их помощью электроэнергия продается различным предприятиям, испытывающим недостаток в энергоснабжении. Обычно такие электростанции состоят из нескольких ветрогенераторов различной мощности. Вырабатываемое ими переменное напряжение в 380 вольт подается непосредственно в электросеть предприятия. Кроме того, ветрогенераторы могут использоваться для зарядки большого числа аккумуляторных батарей, с которых потом преобразованная в переменное напряжение энергия также подается в электрическую сеть.

Ветрогенераторы российского производства

В большинстве случаев владельцы предприятий ставят ветроустановки, солнечные панели и дизель-генераторы для нужд собственного производства. Получение разрешение на продажу электричества в России — это, скажем так, отдельная история. После проведения энергоаудита, высвобождаются мощности, например, путем замены ламп освещения на светодиодные. Подсчитывается срок окупаемости, при отсутствии бюджета можно разделить модернизацию на этапы.

Технологии развиваются. Создаются энергонезависимые дома, офисы, станции на земле и воде. Наша команда инженеров поможет вам с выбором, расчетом, проектом и монтажом оборудования. Готовы ответить на ваши вопросы в комментариях или через форму.

Практические советы, как сделать ветрогенератор на 220В своими руками с пошаговой инструкцией

Время чтения: 4 минуты Нет времени?

Отправим материал вам на e-mail

В современном мире все больше денег приходится отдавать за коммунальные услуги, в перечень которых входит подача электроэнергии. Поэтому владельцы частных домов все чаще задумываются о том, как сделать ветрогенератор на 220В своими руками, который сможет обеспечить бесперебойной электроэнергией весь дом.

Принцип работы ветряного генератора и виды оборудования

Все ветрогенераторы состоят из лопасти, ротора турбины, генератора, оси генератора, инвертора и аккумулятора. Условно можно разделить все модели на промышленные и домашние, при этом принцип работы у них будет одинаков.

Пример схемы покупной модели

Вращаясь, ротор создает переменный ток с тремя фазами, который идет через контроллер к аккумулятору, а дальше, в инверторе преобразуется в стабильный для подачи к электроприборам.

Простая схема работы

Вращение лопастей происходит за счет физического воздействия при помощи импульсной или подъемной силы, в результате чего в действие приходит маховик, а также под воздействием тормозящей силы. В процессе маховик начинает раскручиваться, а ротор создает поле магнитное на зафиксированной части генератора, после чего воспроизводится ток.

В целом разделяют ветрогенераторы на вертикальные и горизонтальные. Что связано с расположением оси вращения.

Вертикальный вариант

Планируя создания ветряка своими руками на 220В, в первую очередь продумайте именно вертикальные варианты. Среди них выделяют:

• Ротор Савониуса. Самый простой, появившийся еще в 1924 году. В основе лежат два полуцилиндра на вертикальной оси. К недостаткам относят низкое использование энергии ветра.

Вариант ротора Савониуса

• С ротором Дарье. Появился в 1931 году, раскрутка происходит за счет разности сопротивления аэродинамического горба и кармана ленты, поэтому к недостаткам относится малый вращательный момент, а также необходимость монтировать нечетное количество лопастей.

Разновидность ветрового генератора Дарье

• Геликоидный. Лопасти имею закрученную форму, уменьшая нагрузку на подшипник, увеличивая срок эксплуатации. Недостаток – высокая цена.

Самодельный вариант выйдет дешевле, если его правильно продумать и смонтировать.

Статья по теме:

УЗО: что это такое. Вы когда-нибудь слышали аббревиатуру УЗО? Что это такое узнаете прочитав обзор до конца. Вкратце хочется добавить, что это устройство способно уберечь жильё и всех его обитателей от ЧП, связанных с электричеством.

Горизонтальные модели

Горизонтальные модели разделяют по количеству лопастей. КПД у них выше, но есть необходимость монтажа флюгера для постоянного поиска направления ветра. Обороты вращения все модели имеют высокие, вместо лопастей монтируют противовес, который оказывает влияние на сопротивление воздуху.

Вариант горизонтальных моделей

Многолопастные модели могут иметь до 50 лопастей с большой инерцией. Их можно применять для работы водяных насосов.

Как сделать ветрогенератор своими руками на 220В

Чтобы обеспечить частный дом постоянным потоком электроэнергии при средней скорости ветра в 4 м/с достаточно:

• 0,15-0,2 кВт, который идут на основные потребности;
• 1-5 кВт на электрооборудование;
• 20 кВт на весь дом с отоплением.

При этом стоит учитывать, что ветер дует не всегда, поэтому своими руками ветряк для дома стоит обеспечить аккумулятором с контроллером заряда, а также инвертором, к которому подсоединяют приборы.

Для любой модели самодельного ветряка потребуются основные элементы:

• ротор – часть, которая вращается от ветра;
• лопасти, обычно их монтируют из дерева или легкого металла;
• генератор, который будет преобразовать силу ветра в электроэнергию;
• хвост, помогающий определить направления потоков воздуха (для горизонтального варианта);
• горизонтальная рея для удержания генератора, хвоста и турбины;
• матча;
• провод соединительный и щиток.

Можно использовать данную схему для сборки

В комплектации щитка будет аккумулятор, контроллер и инвертор. Рассмотрим два варианта, как вделать ветряной генератор своими руками.

Статья по теме:

Какой выбрать стабилизатор напряжения 220В для дома. Вам знакома проблема перебоев напряжения, что проявляется в мигании лампочек. В статье мы поговорим о том, как правильно выбрать стабилизатор напряжения 220в для дома, чтобы раз и навсегда забыть об этой проблеме?

Особенности сборки ветрогенератора из стиральной машины своими руками

Рассмотрим, как сделать ветрогенератор на 220В своими руками, используя двигатель стиральный машины старого образца.

Таблица 1. Подробная инструкция ветрогенератора из стиральной машины с фото

Что необходимо сделать	Фотопример
Следует купить неодимовые магниты, которые монтируются в углубления на роторе двигателя. Сами выемки делаются на токарном станке, для правильного размещения используйте схему.
Приклеивать магниты надо на суперклей в подготовленные углубления. Затем, их следует обернуть бумагой, а остальное пространство залить эпоксидкой.
Далее готовим ось, которую лучше заказать у токаря. Внутри полой конструкции должно остаться место для кабеля и отверстие для его входа. Держатель монтируем из железного прута. Для него используем болгарку, которой отрезаем две трубки (на них закрепляете генератор), а с другого конца следует приварить.
Переходим к лопастям, которые можно изготовить из 16 см трубы для наружной канализации. В данном случае используйте лобзик.
Осталось собрать ветрогенератор, закрепив все элементы. Для начала на несущую рейку крепим генератор, лопасти, ротор и хвост. Не забудьте закрыть генератор кожухом.
Силовую установку следует крепить при помощи шарнирного механизма, а мачта монтируется в бетонное основание на 4 болта.
Проведите провод до распределительного щитка.
Подключите все элементы и проведите тестирование работоспособности.

Чтобы было проще понять всю последовательность действий при сборке ветряной электростанции своими руками из старой стиральной машинки, посмотрите видео:

Особенности сборки вертикального ветрогенератора из автомобильного генератора своими руками

Когда «самоделкины» задумываются, как сделать ветрогенераторы на 220В своими руками, чаще всего используют именно автомобильные генераторы в качестве основы. Собрать его несложно, а для работы потребуются:

• генератор в 12В от авто;
• аккумулятор;
• преобразователь с 12 на 220 Вт с мощностью 1,2 кВт;
• бочка или ведро алюминиевое или стальное для лопастей;
• контрольная лампочка от авто;
• выключатель;
• вольтметр;
• провода из меди с сечением более 2 мм;
• хомута для крепления.

Для сборки ветрогенератора вертикального своими руками потребуются рулетка и карандаш, набор ключей, электродрель и болгарка, а также ножницы по металлу. Подробная инструкция по монтажу приведена ниже.

Таблица 2. Сборка вертикального ветрогенератора из автомобильного генератора

Действие	Изображение
Подготовленную металлическую емкость необходимо разметить и разрезать на 4 равные части, только делать это надо не до конца. В каждой детали просверлите отверстия для болтов, которые должны быть симметричными.
Не до конца прорезанные лопасти слегка отгибают, от этого процесса напрямую зависит скорость вращения, поэтому заранее решите в какую сторону должно вращаться оборудование.
Необходимо закрепить лопасти на шкиве, а генератор при помощи хомутов установить на мачту, а также собрать проводку по заготовленной схеме.
Главное правильно подсоединить провода, к которым в щитке подсоединяется аккумулятор, а также преобразователь.

Чтобы вам было проще сориентироваться, посмотрите видеоматериал по варианту сборке ветрогенератора из автомобильного генератора своими руками.

Видео: ветрогенератор своими руками из автомобильного генератора

В заключение

При правильном подборе элементов для самодельного ветрогенератора, вы можете смастерить хорошую модель, обеспечивающую весь дом бесперебойным напряжением.

Если не уверены в своих силах или не хватает инструмента, можно купить бытовой ветряк, который окупиться за счет экономии на электроэнергии. Такое оборудование становится все популярнее в условиях современной экономии, оно прекрасно подходит для частных домов.

Самодельные ветрогенераторы обычно не шумные и надежные, однако, производительность значительно ниже, чем у покупных. Выбирайте и монтируйте оборудование по своему вкусу.

Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте

Ветряк своими руками за 150$

Недавно у меня возникла идея вырабатывать свою электроэнергию для дома. Это не было большой необходимостью, но мой интерес возрос к данной теме когда я прочитал статью про сборку ветряка с мотором от беговой дорожки и ПХВ-труб. Предварительно прикинув по расходам – получалось около 150-200$ на ветряк, который мог бы вырабатывать приблизительно 50-250 Ватт электроэнергии (это выходит значительно дешевле, чем использовать солнечные батареи при той же выходной мощности). И в этой статье я поделюсь с вами моим опытом изготовления ветряка своими руками.

Видео

Перед тем как рассказать об изготовлении, посмотрите видео моего ветряка в действии. На видео показаны различные конфигурации лопастей.

Конфигурация с длинными и тонкими лопастями (наилучшее решение)

Шестилопастная конфигурация (маленькая скорость при старте и большой вращающий момент)

Конфигурация с широкими лопастями (хороший старт, но очень медленно крутится)

Как работает ветряк?

Любой ветряк, независимо от его размеров и предназначения, работает согласно следующим принципам:

Дует постоянный ветер.

Флюгер (хвост ветряка) поворачивается по ветру.

Лопасти, соединенные с генератором (напрямую или через редуктор) под силой ветра заставляют его вращаться.

Из-за вращения, генератор вырабатывает электричество.

Звучит не так уж и сложно, не правда ли? Итак перейдем к конкретике.

Инструмент

Для изготовления ветряка не нужен какой-либо специализированный инструмент. Я использовал следующие инструменты:
— ножовка
— дрель и сверла для нее
— рулетку
— разводной ключ
— газовый ключ
— транспортир
— наждачку (разной зернистости)

Необходимые детали

Моей задачей было сделать ветряк с минимально возможными затратами (т.к. я студент и ограничен в финансах). Итак, я взял готовое решение изготовления простого ветряка с интернета и еще больше упростил его. Все необходимые запчасти можно купить на любом строительном рынке или в магазине. Многие, возможно окажутся в вашем гараже или сарае.

Итак, вот что я использовал:
— лист металла 25х35см
— 1/4″ х 25 см трубку
— 1/4″ фланец
— 20-25мм квадратную трубу L=1м
— диск от пилы (для хаба)
— штифт (для соединения диска с осью мотора)
— два автомобильных хомута
— 8″ x 4″ ПХВ труба
— 30″ x 8″ ПХВ труба
— DC-мотор (генератор)
— болты, шайбы, гайки
— саморезы по металлу
— диоды на ток 10-40А (можно и больше)

Достать эти запчасти нет никаких проблем, кроме моторчика. Из интернета, наиболее популярным является вариант использования мотора фирмы «Ametek» от старых магнитофонов. При подборе генератора (мотора) выбирайте те, у которых наибольшее кол-во вольт на оборот. К примеру, моторчик «Ametek», который я использую выдает 30В при 325 об/мин, т.о. он прекрасно подходит для использования его в качестве генератора в ветряке. Также имейте в виду, что нужен моторчик не менее 12В, для инвертора или зарядки аккумулятора. В моей конструкции, при хорошем ветре, обороты легко достигают значений в 300-400 об/мин.

Изготовление лопастей

Самой важной частью ветряка вероятно являются лопасти. Большинство, делают их из дерева или композитных материалов (стеклоткань и эпоксидка). Но я думаю, что реально их сделать из обычной водопроводной ПХВ-трубы (по эффективности они будут ничем не хуже). Перед тем как продолжить, немного теории о лопастях ветряка…
— чем длиннее лопасти, тем легче они крутятся в слабый ветер, но у них будет низкая скорость вращения.
— на концах лопастей вращение будет больше чем у основания, поэтому необходимо рассчитывать отношение скорости вращения лопастей к скорости ветра (TSR) при их изготовлении (например старые ветряные мельницы круглый год вращаются с постоянной скоростью 40 об/мин.)
— мощность, которую можно получить из энергии ветра, равна скорости ветра в третьей степени. Т.е. P=k*v^3, где k-постоянная ветряка, v-скорость ветра.
— согласно закону Беца, только

59.3% энергии можно получить от ветра. Т.е. в реальности наша формула примет вид: . P=0.593*k*v^3, где k – потери в ветрогенераторе на механические трения и т.п.
— чем выше ветряк установлен над уровнем земли, тем большее мощности можно извлечь из энергии ветра (рекомендуют 6-15 метров, но я установил на высоте 4 метра).

Сами лопасти изготовить из трубы очень легко. Нужно разрезать ПХВ-трубу на 3 секции: две по 150 град. и одна секция 60 град. (Я попытался изобразить это на рисунке очень приблизительно, в моей любимой CAD-программе –MS Paint 🙂 ). Красные линии – это лини реза. Чтобы удобнее было видеть линию реза по всей длине, рекомендую наклеить изоленту, скотч или просто бумагу. Из отрезка трубы 150 град. получатся широкие лопасти, которые будут легко крутиться в слабый ветер, но медленно. Опытным путем вы сами можете подобрать оптимальный угол, исходя из практики, он находится где то между 75-150 град. Для начала вырежьте широкие лопасти, а потом если нужно будет, то подрежьте их сделав более узкими. И запомните: «Семь раз отмерь – один раз отрежь».

После того, как все вырезано, я скруглил края. Если следовать аэродинамике, то нужно скруглить главную кромку и выровнять заднюю, но на практике, при использовании ПХВ-трубы я не увидел никакой разницы. В общем, вы можете сделать лопасти как эти (см. рис.)…

Изготовление узла крепления лопастей (Хаба)

Следующей задачей является изготовления узла крепления лопастей (ступица винта, хаб). Существует много различных способов изготовления. Я рекомендую сделать его из диска для пилы, его легко можно найти и он легко поддается сверлению. При помощи дрели просверлите 3 группы отверстий (по 2 в кадой) со смещением в 120 градусов (здесь вам может понадобиться транспортир). Расстояние в группе между двумя отверстиями – 1 дюйм (см. рис.).

Если в качестве хаба вы тоже планируете использовать диск от пилы, то не забудьте сточить все зубья на нем, иначе если он по какой-либо причине оторвется, то может нанести вред вам и окружающим.

После того, как все просверлено и мы уверены в надежности и безопасности хаба, то можете прикрутить лопасти к нему при помощи болтов и гаек. Обязательно поставьте гроверную шайбу или используйте гайку с уплотнителем.

Изготовление флюгера и шарнира для поворота

Теперь мы должны изготовить поворотную платформу, на которой будет установлен наш генератор. Для этого используем квадратную трубу, кусок ПХВ-трубы, фланец и небольшой лист металла. На рисунке ниже, можно посмотреть примерный набросок, как это будет выглядеть.

В первую очередь из куска железа необходимо вырезать хвост ветряка (флюгер). Форма не сильно важна и служит в основном для придания эстетического вида.

Далее, вдоль квадратной трубы мы делаем пропил (легче это сделать болгаркой). Длина не сильно важна, я рекомендую 20-25 см. Затем вставляем в прорезь наш флюгер и сверлим сквозные отверстия в трубе и листе. Закрепляем болтами.

Также необходимо предусмотреть какой-нибудь чехол для генератора, от непогоды. Для этого мы также используем пластиковую трубу. На рисунке ниже я думаю понятно как это будет выглядеть (боковое отверстие служит для электрических выводов).

Затем все красим и собираем до кучи. Прикрепляем мотор и чехол для него, к трубе хомутами. Снизу трубы, ближе к мотору, устанавливаем фланец и крепим его саморезами.

Любому ветряку необходима мачта (башня). Я изготовил ее из ПХВ-труб и различной фурнитуры для пластиковых труб. Для моей мачты понадобились: 1” ПХВ-труба, муфта для нее, 3 Т-образных отвода.

Мачта проста в изготовлении и получилось что-то похожее на это:

Далее, сажаем всю нашу конструкцию на получившуюся мачту.

Осталось только посадить наш хаб с лопастями на вал мотора и наш самодельный ветряк готов!

На рисунке ниже вы можете увидеть экспериментальную конструкцию с шестью лопастями. Она вращается практически в безветрие, но обороты не превышают 100 об/мин.

В батарейном отсеке, питание подается параллельно с солнечными батареями. Я использую 2 аккумулятора. Можно использовать обычные автомобильные аккумуляторы. Не забывайте припаять диоды между аккумуляторами и генератором ветряка, иначе ток от аккумуляторов пойдет в генератор.

В ходе экспериментов выяснилось, что более тонкие лопасти лучше работают при моих ветровых условиях. Поэтому я использовал большие белые лопасти (см. предыдущие фотографии) немного обрезав их. Результат — возросла скорость вращения (см. самое первое видео).