СтроимСвоимиРуками.рф

Строим дом, баню, гараж и обустраиваем участок своими руками.

Ветровой генератор для дома своими руками

Альтернативные источники электроэнергии – соблазнительная идея в плане сокращения расходов на коммунальные платежи. Тот, кто умеет делать что-то полезное своими руками, легко может соорудить во дворе частного дома компактный ветровой генератор и получать с его помощью практически дармовое электричество. Как это сделать, разберемся детальнее.

Подготовка

Для начала следует определить основные составляющие конструкции ветровой электростанции и изучить схемы ее устройства.

Их можно посмотреть на фото 1-3. Для сооружения ветровой электростанции понадобятся лопасти, генератор, башня (или мачта) для подъема установки на нужную высоту, батарея, провода.

Для удобства управления стоит подсоединить электронную систему.

Подбираем генераторы

Генератор для ветряка можно соорудить полностью своими руками «с нуля». Тот, кто разбирается в таких установках, без труда справится с этой задачей. Остальным можно просто подобрать подходящий двигатель. На фото 4 изображено, как подключить своими руками генератор к лопастям.

Фото 4.

В качестве двигателя можно использовать, например, запчасти самых старых компьютеров. В них когда-то использовались движки с ленточными приводами. Есть такие у компании Ametek. Подобный раритет можно отыскать на Ebay. Если найти что-то подобное не повезло, можно использовать любой схожий генератор переменного тока с низкими оборотами.

Некоторые мастера, сооружая самодельные ветрогенераторы для частного дома, используют в этих установках коллекторные двигатели с постоянными магнитами (на 36 В). Есть такие болгарского производства (фото 5). Стоит подобный генератор б/у приблизительно около 30-40 $.

Сооружаем лопасти

Лопасти для ветровой электростанции можно вырезать из стали или дерева, но это будет очень долго и трудоемко. Идеальный вариант – использование труб ПВХ (фото 6). Для домашнего «производства» лопастей из этого материала потребуется минимум усилий и времени. Чтобы конструкция лопасти идеально соответствовала возлагаемой на нее нагрузке, нужно правильно подобрать диаметр пластиковой трубы.

Идеальное соотношение выглядит так: диаметр трубы должен быть в 5 раз меньше, чем длина будущей лопасти вашей ветровой электростанции. Если крыло должно равняться по длине 0,5 метрам, следовательно, у трубы должен быть диаметр 0,1 метр. Из одного отрезка ПВХ трубы можно вырезать штуки 4 лопасти. Этого как раз достаточно для одного ветряка.

Сначала трубу длиной полметра следует разрезать вдоль на 4 равные полосы. Затем каждая полоска сужается немного в сторону одного конца (фото 7). Благодаря округлой форме трубы и сама лопасть будет иметь плавно загнутую форму. Она прекрасно подойдет для самодельного ветрогенератора.

Чтобы все лопасти были одинаковыми, следует сначала вырезать одну штуку, а затем использовать ее в качестве шаблона для всех остальных. В конце обработайте срезы на шлифовальном станке или вручную наждаком. Так вам удобнее будет работать с ними при монтаже установки.

Монтаж ветрогенератора

Чтобы закрепить лопасти, потребуется зубчатый шкив крепления вала движка и алюминиевый диск диаметром 0,13 м. Все это потребуется для сооружения винта. Прикручиваем лопасти при помощи болтов. Затем собирается турбина по схеме на фото 6. Корпус можно сделать все из той же пластиковой трубы, только большего диаметра.

Не забывайте, что установка должна иметь хвостовую часть, которая и будет поворачивать ветряной генератор навстречу потокам ветра. Благодаря хвостам ветряки и меняют свою позицию при каждой смене направления ветра. Как это выглядит, можно увидеть на схеме 3 (Фото 3).

Затем ветровой генератор следует поднять на нужную высоту. Мачту можно соорудить из деревянного бруса или стальной трубы. Последний вариант является самым практичным и надежным. Древесину еще потребуется защищать антисептиком и антипиренами, а это уже дополнительные хлопоты.

Мачта (или башня) для ветряного генератора

В трубопроводе (D = 3 см) хорошо будет скользить стальная труба (D = 2,5 см). Это позволит ветряку свободно вращаться, ловя ветер. Также потребуются фитинги и электрические провода. Фитинги монтируются с обоих концов трубы-мачты. Провода нужно пропустить внутрь нее. После этого вырезаем основание для мачты (можно из дерева, но лучше из железных уголков) и закрепляем его в земле (фото 3).

Чтобы ваш самодельный ветряной генератор надежно держался и не упал при первых же сильных порывах ветра на кровлю дома, важно качественно закрепить его в земле. Желательно залить для конструкции бетонное основание, оставив в нем петли для крепежа. Обязательно сделайте оттяжку для мачты, которая не позволит ей крениться (фото 3).

Если в конструкции были использованы какие-то деревянные составляющие, их обязательно следует покрасить. Потребуется 3-4 слоя краски. Она защитит древесину от гниения. Когда будут прикручены лопасти, установлен противовес на хвост ветряка и закреплена мачта, можно провести испытание ветровой установки. Наверняка лопасти раскрутятся в считанные секунды, поэтому испытания следует проводить с соблюдением всех мер предосторожности.

Батарея

Помимо самой турбины в ветровой электростанции должны быть батареи для хранения произведенной установкой электроэнергии. Обязательно установите блокирующий диод. Он предотвратит «утечку» электричества в обратном направлении. Иными словами, не даст лопастям ветрогенератора вращаться от произведенной ими же самими электроэнергии.
Также необходим контроллер заряда. Его можно приобрести все на том же Ebay или любом схожем портале. Производит контроллеры и другие составляющие для сборки механизмов, при помощи которых получают альтернативную энергию, Anyplace. Можно сделать контроллер и своими руками. Схема изображена на фото 2. Тот, кто увлекается электроникой, без проблем соберет такую конструкцию дома своими руками.

Порядок сборки ветрогенератора

После того, как собраны все основные элементы, можно приступать к окончательному монтажу ветрогенератора. Для начала следует правильно подобрать место возле дома, где было бы идеально установить ветряк. Лучше поставить несущую башню подальше от жилого дома, чтобы в случае аварии (что может случиться в результате разных природных катаклизмов) она не упала на дом, не побила окна, не травмировала людей.
Но и слишком далеко тоже нет смысла ставить, поскольку придется далеко тянуть кабель от генератора к зданию. Высота мачты должна быть, как минимум, метра 3. Толщина стальной трубы тоже должна быть достаточной для того, чтобы сильный ветер ее не погнул. Для оттяжки и крепления подойдут нейлоновые веревки и обычные деревянные колья. Веревки привязываются одним концом к мачте, другим – с кольям и сильно натягиваются. В конце колья нужно основательно вогнать в землю.

Для крепления веревок потребуются металлические скобы. Оттяжка производится в разных направлениях, чтобы в конечном итоге мачта была выведена строго по центру. Кстати, вместо нейлоновой веревки можно использовать стальные тросы. Они будут служить не одно десятилетие, за которое вы планируете пользоваться своим источником альтернативной энергии.

Протягиваем провод и подключаем электронику

После того, как было залито цементное основание (можно использовать и уже имеющееся), крепим в него петли и к ним монтируем саму мачту. К одному ее концу уже должна быть присоединена турбина. От нее провод кидаем к контроллеру. Жесткая проволока поможет протянуть электрический провод через стальную трубу, которая и служит нам мачтой. Провод просто привязываем к одному концу проволоки, после чего просовываем ее в трубу.
К батарее нужно подключить инвертор на 120 В и мультиметр, который даст возможность контролировать напряжение батареи и ветрогенератора. Мультимерт покажет, ток какой силы будет вырабатывать установка вашего ветрогенератора. Конечно, для электроснабжения всего дома его мощности едва ли хватит, но для подключения наружного освещения (пары лампочек во дворе) ее будет вполне достаточно.

Также пригодится такая установка на случай непредвиденного отключения электричества; позволит обходиться без подключения к общей сети на даче или в условиях горного домика. Для элементарных нужд – зарядить телефон, подключить электробритву, вскипятить воду в электрочайнике – вполне достаточно.

Ветрогенератор для дома: устройство, принцип работы, виды

Получение электрической энергии с помощью ветра становится одним из модных трендов последнего времени. Бытовой ветряной генератор, который относится к техническим средствам альтернативной электроэнергетики, приобрел свою популярность вполне заслуженно, так как обращение к нему обеспечивает владельцу ряд преимуществ:

• ветроэнергетика относится к экологически чистым средствам выработки электроэнергии, отсутствие генерация отходов;
• удобен в использовании из-за своей высокой надежности и низких эксплуатационных расходов;
• может быть смонтирован самостоятельно при наличии минимальных навыков в области строительства и электрики;
• его привлекательность с течением времени будет только увеличиваться из-за неизбежного увеличения тарифов электросбытовых компаний.

Устройство и принцип работы

Любой ветряной генератор состоит из нескольких типовых укрупненных блоков. Агрегат обязательно содержит турбину, которая вращается под действием воздушного потока, непосредственно или чаще всего через повышающий редуктор передает создаваемый момент на вал электрического генератора. Ротор вращается внутри статора на основе неодимовых магнитов, в результате чего вырабатывается электрическая энергия.

Конструкция ветряного генератора небольшой мощности показана на рисунке 1.

Рис. 1. Конструкция самодельного ветрового генератора

Вырабатываемая ветряным генератором электрическая энергия поступает в промежуточный накопитель, функции которого обычно берет на себя аккумуляторная батарея. Ток, отдаваемый аккумулятором, питает инвертор, с выхода которого снимают нормальное 220-вольтовое переменное напряжение бытовой частоты.

Наличие аккумулятора обязательно, т.к. он позволяет сгладить колебания мощности, снимаемой с турбины. Свою роль в этом играет факт того, что бытовой ветряной генератор устойчиво функционирует при скорости ветра от 6 м/с и выше, тогда как среднегодовое значение этого параметра на большинстве территории России оказывается примерно в полтора раза ниже.

Необходимые переключения, регулировки и прочие функции реализует блок автоматики.

Соответствующий уровень эксплуатационной надежности достигается наличие у конструкции запасов по отдаваемой мощности (обычно 10 – 20%).

Виды ветряков

Основное отличие ветряных генераторов между собой — исполнение воздушной турбины, которая может иметь различную конструкцию. Обычно полная совокупность агрегатов по ориентации вала вращения турбины делят на две основные разновидности: вертикальные и горизонтальные.

Вертикальные

Отличительная особенность и главное преимущество вертикального агрегата ветряного генератора — отсутствие жестких требований к высоте его установки, что заметно упрощает выбор места установки, процесс монтажа, последующее обслуживание механически подвижных частей. Воздушная турбина относится к тихоходной разновидности этой техники, может быть исполнена как

• простейший классический ротор с минимумом тремя вертикально ориентированными лопастями (пример такого устройства представлен на рисунке 2);
• двухрядный ротор, наличие внутреннего ряа регулируемых лопастей обеспечивает ему повышенный КПД)
• ротор Дарье;
• ротор Савониуса;
• геликоидный ротор.

Более сложная форма трех последних типов турбин обеспечивает им меньшую материалоемкость.

Рисунок 2. Роторная воздушная турбина вертикального ветрогенератора

Отличается минимумом подвижных частей, КПД установки мало зависит от направления ветра.

Горизонтальные

Ветрогенераторы с горизонтальной ориентацией вала турбины приводятся во вращение пропеллером. Пропеллер может быть двух-, трех и многолопастным. Лопастям некоторых пропеллеров иногда придают довольно сложную форму для некоторого увеличения эффективности функционирования установки. Пример такого агрегата показан на рисунке 3.

Рис. 3. Горизонтальный многолопастной ветрогенератор

За счет большого диаметра винта обычно монтируются на стальной трубчатой или решетчатой мачте на высоте вплоть до нескольких десятков метров. Примеры таких мачт показаны на рисунке 4 и рисунке 5. Оборотной стороной увеличения высоты установки становится снижение турбулентности воздушного потока из-за ослабевания влияния земли, т.е. увеличение КПД и генерируемой мощности. С учетом этой особенности не рекомендуется использовать ветряки этой конструкции для коттеджных поселков из-за сильного экранирующего действия соседних строений.

Рисунок 4. Мачта ферменной конструкции для установки горизонтального ветрогенератора Рис. 5. Крепежный узел для мачты трубчатой конструкции

Для создания баланса по крутящему моменту генератор закрывают обтекателем вала таким образом, чтобы он выполнял функции противовеса винта. Дополнительно удлиненная конструкция корпуса облегчает его ориентацию “по потоку”.

По сравнению с вертикальным устройством позволяет снять большую мощность. Платой за это становится трудности с выбором места установки, сложность монтажа, текущего обслуживания, а также неприятные акустические шумы при работе. Кроме того, из-за большой высоты конструкции горизонтальные ветряные генераторы обязательно требуют молниезащиты.

Малые ветрогенераторы

К малым или бытовым ветрогенераторам обычно относят агрегаты с мощностью не свыше 5 кВт. В розничной продаже доступны агрегаты различной мощности и исполнения отечественного и импортного производства, что позволяет подобрать нужное устройство без переплаты.

Обычно агрегаты поставляются в минимальном комплекте, который:

• включает контроллер;
• не содержит буферной аккумуляторной батареи;
• обеспечивает сборку агрегата на месте установки при условии отсутствия местных ограничений.

Проект установки устройств горизонтального типа из-за их технической сложности требует тщательной проработки, может потребоваться консультация специалиста.

Стоимость маломощных моделей начинается с нескольких десятков тысяч рублей, сильно зависит от отдаваемой мощности.

Автоматика ветроэлектростанций

Современные электрические ветровые установки оборудуются развитой системой автоматики, которая:

• значительно улучшает характеристики;
• обеспечивает выравнивание отдаваемой мощности;
• делает эксплуатацию безопасной.

Типовой набор автоматики включает в себя:

• ограничитель частоты вращения ветряного колеса при высоких скоростях ветра;
• выравнивание колеса “по потоку” (важно для горизонтальных ветряков);
• защиту от короткого замыкания;
• отключение при отказах техники, ураганных ветрах, превышении порогового уровня вибрации.

Модели среднего и старшего классов обязательно поддерживают дистанционное управление и диагностику. Часть агрегатов дополнительно контролирует направление и силу воздушного потока для максимизации снимаемой мощности за счет выбора соответствующего угла установки всего устройства и лопастей турбины.

Система торможения

Система торможения предотвращает механическое разрушение агрегата при слишком высокой скорости ветра. Суть этой системы заключается в том, что автоматика производит замыкание электрических цепей магнитной системы генератора, что приводит к появлению мощного тормозящего усилия.

Дополнительно алгоритм функционирования системы управления предусматривает полный останов воздушной турбины при ветрах ураганной силы. Порог останова может регулироваться пользователем, типовые заводские настройки этого параметра предполагают включение режима останова при скорости 80 км/час.

Производители

Отечественной промышленностью налажен серийный выпуск широкой гаммы бытовых ветрогенераторов. Их параметры приведены в таблице:

Г 500 Вт 3-лопастной стеклопластиковый ротор

Максимальная скорость ветра 25 м/с

Примечание: Г – горизонтальный, В — вертикальный

Плюсы и минусы

Основное преимущество ветряных электростанций – это их автономность.

Главные технические минусы оборудования этой разновидности — зависимость от погоды (кроме силы ветра влияет также снег и дождь) и сравнительно небольшая мощность, значение которой в среднем не превышает нескольких сотен Ватт. Требуют обязательного применения промежуточной буферной аккумуляторной батареи, которая требует замены через несколько лет службы.

При сравнении с дизель-генераторами уступают им по продолжительности работы, но зато не требуют подвоза топлива и выполнения сложных и дорогостоящих мероприятий по пожарной безопасности его хранения.

Солнечные батареи, которые в средних широтах реально работают максимум пять месяцев, заметно превосходит тем, что функционируют круглый год.

При существующих тарифах на электроэнергию не дают существенного выигрыша по приведенным затратам, однако не оказываются убыточными.

Изготовители ветровых электростанций большое значение уделяют их внешнему оформлению. Так что наличие этого агрегата на загородном участке не только свидетельствует о “технической продвинутости” его обладателя, но и может стать важным элементом дизайна и наглядной демонстрации заботы об окружающей среде.

О эстетических параметрах можно судить по рисунку 6.

Рис. 6. Горизонтальный ветрогенератор Condor Home отечественного производства

Заключение.

Ветровые электростанции могут считаться полноценным альтернативным источником электрической энергии. С учетом типовых климатических условий большинства местностей нашей страны малые ветрогенераторы имеет смысл комбинировать в единую систему с солнечной батареей и дизельным генератором. В этом случае они вполне могут стать эффективным автономным вспомогательным средством выработки электроэнергии на даче или в загородном доме.

Источник http://xn--80adrbabmmcdndvifem3a.xn--p1ai/vetrovoj-generator-dlya-doma-svoimi-rukami/

Источник http://www.asutpp.ru/vetryanoj-generator.html

Источник