Как изготовить ветрогенератор своими руками?

Для изготовления ветрогенератора своими руками нужно хорошо знать устройство этого оборудования. Сначала подбирается электрогенератор и турбина. Установка их ведется на специальной мачте, зафиксированной растяжками. Раскручивание турбины идет лопастями, на которые направляется поток ветра. Полученная энергия накапливается в аккумуляторах, а потом передается на электросети.

Принцип работы

Принцип работы ветрогенератора основан на преобразовании механической энергии в электрическую. Приводимые в движение ветром лопасти передают вращение маховику. Благодаря ротору начинается процесс формирования магнитного поля. В результате образуется электрический ток.

В бытовых условиях применяются маломощные ветряки. Их мощность находится в пределах 4 кВт с напряжением 220 Вт. Работают они в автономном режиме, не зависимо от городских сетей. Имеют стандартный набор конструктивных элементов.

Виды конструкций

В зависимости от плоскости вращения ротора, ветрогенераторы делятся на:

• Вертикальные. Вращение турбины происходит под прямым углом к поверхности земли. Для работы достаточно незначительного ветра.
  ­
• Горизонтальные. Ось вращается параллельно плоскости земли.

Вертикальные

Благодаря своей простоте обслуживания, используются в бытовых условиях. Все основные узлы конструкции располагаются внизу и не имеют ограничения доступа. Агрегаты не зависят от направления ветра, поскольку вращение происходит в любом направлении.

Ниже представлены разновидности вертикальных ветрогенераторов, в зависимости от встроенного механизма.

• С ортогональным ротором. В состав конструкции входит несколько лопастей, которые располагаются параллельно оси вращения. При работе агрегат испытывает большие динамические нагрузки, что сказывается на сроке его службы. Движение лопастей сопровождается шумом, но  прибор имеет высокую эффективность и функциональность.
• С ротором Дарье. Обладает высокой мощностью и быстроходностью. Невысокая стоимость формируется благодаря низкой себестоимости прибора. К недостаткам относится малая эффективность и сложность при самостоятельном запуске.
• С ротором Савониуса. На оси располагается ветроколесо, состоящее из  полуцилиндров. Вращается оно в одну сторону и не зависит от смены направления ветра. Применяется для обслуживания электростанций. К недостатку относится низкий коэффициент использования силы ветрового потока.
• С многолопастным ротором. Принцип заключается в том, что поток  ветра ловится одним рядом лопастей и передается на другой. Этим увеличивается производительность оборудования, повышается его мощность.
• С геликоидным ротором. Имеет сложную конструкцию, но благодаря равномерному движению, узлы конструкции работают в спокойном режиме. Это сказывается на долговечности агрегата

К преимуществам вертикальных ветрогенераторов относится:
­

• работа обеспечивается даже при слабом ветре;
  ­
• нет зависимости от ветряного потока;
  ­
• доступность в обслуживании благодаря невысокой мачте.

К недостатку относится низкоэффективное использование силы ветра из-за малой частоты оборотов.

Горизонтальные

Такие ветрогенераторы зависят от направления ветра. В зависимости от количества лопастей, разделяются:

• С 1 или 2 лопастями. Имеют высокую скорость вращения. Небольшая масса облегчает установку;
  ­
• 3-х лопастные. Находят широкое применение в бытовых условиях;
  ­
• До 50 лопастей. В процессе работы обладают высокой инерционностью.

Разновидность горизонтальных типов ветрогенераторов представлена ниже:

1. Оборудование парусник. Принцип работы основан на приведении в движение поршней гидросистемы с дальнейшим получением электрической энергии. Установка бесшумна в работе, обладает высокой мощностью.
2. Летающий ветрогенератор – крыло. Работает на высоте 550 м.

Изготовление своими руками вертогенератора на 220 В

Для изготовления такого прибора необходимо сделать чертеж. Согласно его спецификации, подготавливаются основные узлы:

• генератор;
  ­
• лопасти;
  ­
• мачта.

Генератор

Мощность генератора подбирается до 3,5 кВт. Изготовить его можно своими руками. Он состоит из:
­

1. Статора. Берется листовой металл, вырезаются 2 окружности диаметром 500 мм. На один из листов, отступив немного от края, по окружности наклеиваются неодимовые магниты. Их диаметр – 50 мм, количество – 12 штук. Расположение полюсов чередуется. Та же процедура проводится и со второй пластиной, но магниты наклеиваются со смещением.
   ­
2. Ротор. Подготавливается основание. Оно берется из немагнитного материала. На него крепится 9 катушек, на которые намотан медный провод, толщиной 3 мм, покрытый лаковой изоляцией. Количество витков формируется от 70 до 90.
   ­
3. Ось. Важным моментом является ее точное расположение по центру ротора. Если она будет плохо отцентрирована, то в результате биения конструкция быстро разболтается.

Помещается ротор между 2 статорами с зазором 2 мм. Соединяя обмотки, формируется однофазный источник переменного тока.

Лопасти

Материал для изготовления лопастей берется:

• Дерево. В процессе работы трескается;
  ­
• Полипропилен. Используется только для генераторов низкой мощности;
  ­
• Металл. Лучше дюраль. Прочный и надежный материал для изготовления лопастей любого размера.

Изготовленные лопасти устанавливаются на ось. После этого их нужно сбалансировать. Достигается это путем изменения их длины.

Установка мачты и запуск

Установка мачты ведется в местах, где рядом нет высотных зданий или лесопосадок. Они создают барьеры на пути воздушных потоков.

Располагается мачта вертикально. Лопасти поднимаются на максимальную высоту, где наиболее сильный ветер. После запуска установки ведется проверка наличия напряжения.

Дополнительное оборудование

На последнем этапе подключается дополнительное оборудование. Оно состоит из следующих агрегатов:
­

• Аккумуляторы. Они необходимы для накопления излишков электроэнергии. Ее использование ведется в безветренную погоду.
  ­
• Контроллер заряда. Требуется для контроля зарядного тока.
  ­
• Преобразователь. Преобразует образующийся постоянный ток в переменный.

Сборка ветрогенератора из стиральной машины

• 0,15 – 0,2 кВт. Осветятся 2 комнаты и заработает телевизор;
  ­
• 1 – 5 кВт. Достаточная мощность для работы бытовых приборов;
  ­
• 20 кВт. Недостатка в электроэнергии не будет.

Подготовка к работе

В качестве генератора используется мотор от стиральной машины. Это может быть «Вятка» или другая советская модель. В двигателе потребуется поводить полную переделку ротора, поэтому, как вариант, можно приобрести новый.

Кроме того, необходимо подготовить:
­

• неодимовые магниты;
  ­
• вал;
  ­
• редуктор;
  ­
• мачту;
  ­
• крыльчатку, шестерни;
  ­
• фланец.

Пошаговое изготовление

Пошаговое изготовление ветрогенераторов из стиральной машины представлено ниже:

1. Приобретаются магниты. Ротор мотора обрезается на токарном станке и в нем изготавливаются пазы. В них точно устанавливаются магниты. Отклонения не должно быть,  иначе произойдет их залипание, а это скажется на производительности агрегата.
2. Фиксация магнитов проходит на суперклей. Затем они накрываются бумагой. Эпоксидной смолой заливается свободное пространство.
3. Изготавливается на токарном станке ось. Внутри протачивается свободное пространство для электропроводки. Формируется держатель.
4. Изготовление лопастей ведется из канализационной трубы. Ее диаметр – 16 см. Выпиливаются они при помощи лобзика.
5. Проводится монтаж ветрогенератора. Сначала крепится генератор, который закрывается кожухом, потом устанавливаются лопасти, ротор и хвост.
6. Мачта при помощи 4 болтов крепится на основание из бетона. Для установки силовой части применяется шарнирный механизм.
7. После сбора установки протягивается провод к распределительному щитку.
8. Как только все элементы будут подключены, проводится тестирование оборудования.

Сборка ветрогенератора из автомобильного генератора

Стоимость покупного генератора высокая, поэтому в качестве более экономичного варианта хорошо использовать машинный генератор. Это уже готовый прибор, на который требуется установить пропеллер и расположить его на мачте.

Подготовка к работе

Перед началом работы нужно подготовить следующие вещи:
­

• автомобильный генератор на 12 В;
  ­
• аккумулятор;
  ­
• преобразователь, чтобы переходить с 12 В на 220. Его мощность – 1,2 кВт.
  ­
• для изготовления лопастей потребуется ведро или стальная бочка;
  ­
• лампочка от автомобиля;
  ­
• вольтметр;
  ­
• выключатель;
  ­
• медный провод, сечением от 2 мм;
  ­
• несколько хомутов.

Кроме того, инструменты: болгарка, рулетка, карандаш, набор ключей.

Порядок монтажа

Основные шаги монтажа:

1. Стальные бочки или ведра разрезаются не до конца на 4 части. Симметрично сверлятся для болтов отверстия.
2. Не до конца отрезанные металлические части отгибаются. Так происходит формирование лопастей. Предварительно решается вопрос, в какую сторону будет проходить вращение.
3. Изготовленные лопасти крепятся на шкив. С помощью хомутов генератор монтируется на мачте. На основании схемы собирается проводка.
4. Ведется проверка собранной электрической части.

Обслуживание

Чтобы система работала длительное время, ей необходимо качественной обслуживание:

1. Вести наблюдение за щетками генератора. Не реже 1-2 раз в месяц проверять их регулировку и очищать от грязи.
   ­
2. Проверять балансировку лопастей.
   ­
3. Все металлические части должны быть покрыты антикоррозийным составом.
   ­
4. Проверять натяжение тросиков мачты.

Для изготовления ветрогенераторов своими руками важно найти подходящий генератор. Оптимальным вариантом является автомобильный или мотор стиральной машины. Остальные части конструкции можно приобрести без особых затрат. Сборка конструкции ведется по существующей схеме.