Самодельный ветряк для дома. Самодельный ветрогенератор для дома своими руками. Ветряки классифицируются по нескольким параметрам

Содержание

Самодельный ветряк для дома. Самодельный ветрогенератор для дома своими руками. Ветряки классифицируются по нескольким параметрам

Неисчерпаемая энергия, которую несут с собой воздушные массы, всегда привлекала внимание людей. Наши прадеды научились запрягать ветер в паруса и колеса ветряных мельниц, после чего он два столетия бесцельно носился по необозримым просторам Земли.

Сегодня для него вновь нашлась полезная работа. Ветрогенератор для частного дома из разряда технических новинок становится реальным фактором нашего быта.

Давайте поближе познакомимся с ветряными электростанциями, оценим условия их рентабельного применения и рассмотрим существующие разновидности. Домашние умельцы получат в нашей статье информацию для размышления по теме самостоятельной сборки ветряка и устройствах, необходимых для его эффективной работы.

Что такое ветрогенератор?

Принцип работы бытовой ветряной электростанции прост: воздушный поток вращает лопасти ротора, насаженного на вал генератора и создает в его обмотках переменный ток. Полученное электричество запасается в аккумуляторах и по мере необходимости расходуется бытовыми приборами. Конечно, это упрощенная схема работы домашнего ветряка. В практическом плане он дополняется устройствами, выполняющими преобразование электричества.

Сразу за генератором в энергоцепочке стоит контроллер. Он преобразует трехфазный переменный ток в постоянный и направляет его на зарядку аккумуляторов. Большинство бытовых приборов не может работать от «постоянки», поэтому за аккумуляторами ставится другое устройство – инвертор. Он выполняет обратную операцию: превращает постоянный ток в бытовой переменный напряжением 220 Вольт. Понятно, что эти преобразования не проходят бесследно и забирают от исходной энергии довольно приличную часть (15-20%).

Если ветряк работает в паре с солнечной батареей или другим генератором электричества (бензиновым, дизельным), то схема дополняется автоматическим выключателем (АВР). При отключении основного источника тока, он активирует резервный.

Для получения максимальной мощности ветряной генератор должен располагаться вдоль ветрового потока. В простых системах реализуется принцип флюгера. Для этого на противоположном конце генератора закрепляется вертикальная лопасть, разворачивающая его навстречу ветру.

В более мощных установках стоит поворотный электромотор, управляемый датчиком направления.

Основные виды ветрогенераторов и их особенности

Существует две разновидности ветрогенераторов:

  1. С горизонтальным расположением ротора.
  2. С вертикальным ротором.

Первый тип – самый распространенный. Он характеризуется высоким КПД (40-50%), но имеет повышенный уровень шума и вибрации. Кроме этого, для его установки требуется большое свободное пространство (100 метров) или высокая мачта (от 6 метров).

Генераторы с вертикальным ротором энергетически менее эффективны (КПД почти в 3 раза ниже, чем у горизонтальных).

К их преимуществам можно отнести простой монтаж и надежность конструкции. Низкая шумность позволяет ставить вертикальные генераторы на крышах домов и даже на уровне земли. Эти установки не боятся обледенения и ураганов. Они запускаются от слабого ветра (от 1,0-2,0 м/с) в то время, как горизонтальному ветряку нужен воздушный поток средней силы (3,5 м/с и выше). По форме рабочего колеса (ротора) вертикальные ветрогенераторы весьма разнообразны.

Роторные колеса вертикальных ветряков

Благодаря малой частоте вращения ротора (до 200 об/мин), механический ресурс таких установок существенно превышает показатели горизонтальных ветрогенераторов.

Как рассчитать и подобрать ветрогенератор?

Ветер это не природный газ, качаемый по трубам и не электроэнергия, бесперебойно поступающая по проводам в наш дом. Он капризен и непостоянен. Сегодня ураган срывает крыши и ломает деревья, а завтра сменяется полным штилем. Поэтому перед покупкой или самостоятельным изготовлением ветряка нужно оценить потенциал воздушной энергии в своем районе. Для этого следует определить среднегодовую силу ветра. Эту величину можно узнать в интернете по соответствующему запросу.

Получив вот такую таблицу, находим район своего проживания и смотрим на интенсивность его окраски, сравнивая ее с оценочной шкалой. Если среднегодовая скорость ветра получится меньше 4,0 метров в секунду, то ветряк ставить нет смысла. Он не даст нужного количества энергии.

Если сила ветра достаточна для установки ветряной электростанции, то можно переходить к следующему шагу: подбору мощности генератора.

Если речь идет об автономном энергоснабжении дома, то в расчет берут среднестатистическое потребление электроэнергии 1 семьей. Оно находится в диапазоне от 100 до 300 кВт*ч в месяц. В регионах с низким годовым ветропотенциалом (5-8 м/сек) такое количество электричества способен сгенерировать ветряк мощностью 2-3 кВт. При этом следует учитывать, что зимой средняя скорость ветра выше, поэтому выработка энергии в этот период будет больше, чем летом.

Выбор ветрогенератора. Ориентировочные цены

Цены на вертикальные отечественные ветрогенераторы мощностью 1,5-2,0 кВт находятся в диапазоне от 90 до 110 тысяч рублей. Комплектация при такой цене включает только генератор с лопастями, без мачты и дополнительного оборудования (контроллер, инвертор, кабель, аккумуляторы). Полнокомплектная электростанция вместе с монтажом обойдется дороже на 40-60%.

Стоимость более мощных ветроустановок (3-5 кВт) составляет от 350 до 450 тысяч рублей (с дополнительным оборудованием и монтажными работами).

Ветряк своими руками. Забава или реальная экономия?

Скажем сразу, что сделать ветрогенератор своими руками полноценным и эффективным непросто. Грамотный расчет ветрового колеса, передаточного механизма, подбор подходящего по мощности и оборотам генератора – отдельная тема. Мы дадим лишь краткие рекомендации по основным этапам данного процесса.

Генератор

Автомобильные генераторы и электродвигатели от стиральных машин с прямым приводом для этой цели не подходят. Они способны генерировать энергию от ветрового колеса, но она будет незначительной. Автогенераторам для эффективной работы нужны очень высокие обороты, которые не может развить ветряк.

В моторах для стиралок другая проблема. Там стоят ферритовые магниты, а для ветрогенератора нужны более производительные – ниодимовые. Процесс их самостоятельного монтажа и намотки токоведущих обмоток требует терпения и высокой точности.

Мощность устройства, собранного своими руками, как правило, не превышает 100-200 Ватт.

В последнее время среди самодельщиков пользуются популярностью мотор-колеса для велосипедов и скутеров. С позиций ветроэнергетики это мощные ниодимовые генераторы, оптимально походящие для работы с вертикальными ветровыми колесами и зарядки аккумуляторов. С такого генератора можно снимать до 1 кВт ветровой энергии.

Мотор-колесо – готовый генератор для самодельной ветряной электростанции

Проще всего изготавливаются парусный и роторный винты. Первый состоит из легких изогнутых трубок, закрепленных на центральной пластине. На каждую трубку натягиваются лопасти из прочной ткани. Большая парусность винта требует шарнирного крепления лопастей, чтобы при урагане они складывались и не деформировались.

Роторная конструкция ветрового колеса используется для вертикальных генераторов. Она проста в изготовлении и надежна в работе.

Самодельные ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения работают от пропеллерного винта. Домашние умельцы собирают его из труб ПВХ диаметром 160-250 мм. Монтаж лопастей выполняется на круглой стальной пластине с посадочным отверстием для вала генератора.

Деятельность как отдельных людей, так и всего нынешнего человечества практически невозможна без электроэнергии. К сожалению, быстро увеличивающийся объем потребления нефти и газа, угля и торфа ведет к уменьшению запасов этих ресурсов на планете. Что же возможно сделать, пока все это еще есть у землян? Согласно выводам специалистов, именно развитием энергетических комплексов можно решить проблемы мировых экономических и финансовых кризисов. Поэтому наиболее актуальными становятся поиск и использование бестопливных источников энергии.

Возобновляемая, экологическая, «зеленая»

Возможно, не стоит напоминать, что все новое — это хорошо забытое старое. Силу течения реки и скорость ветра люди научились применять для получения механической энергии очень давно. Солнце нагревает нам воду и двигает автомобили, питает космические корабли. Колеса, установленные в руслах ручьев и небольших рек, подавали воду на поля еще в Средние века. Одна могла обеспечить мукой несколько окрестных деревень.

В настоящий момент нас интересует простой вопрос: как обеспечить свое жилище дешевым светом и теплом, как сделать ветряк своими руками? 5 кВт-ной мощности или чуть менее, главное, чтобы можно было снабдить свое жилище током для работы электроприборов.

Интересно, что в мире существует классификация зданий по уровню ресурсоэффективности:

  • обычные, построенные до 1980-1995 гг.;
  • с низким и ультранизким уровнем энергопотребления — до 45-90 кВч на 1 кВ/м;
  • пассивные и энергонезависимые, получающие ток из возобновляющихся источников (например, установив ветрогенератор роторный (5 кВт) своими руками или систему солнечных панелей, можно решить эту задачу);
  • энергоактивные здания, вырабатывающие электричества больше, чем им требуется, получают деньги, отдавая ее через сеть другим потребителям.

Получается, что собственные, домашние мини-станции, установленные на крышах и во дворах, могут со временем составить своеобразную конкуренцию крупным поставщикам тока. Да и правительства разных стран всячески поощряют создание и активное использование

Как определить рентабельность собственной электростанции

Исследователи доказали, что резервные возможности ветров намного больше всех накопившихся многовековых топливных запасов. Среди способов получения энергии из возобновляемых источников ветрякам отведено особое место, так как их изготовление проще, чем создание солнцеулавливающих панелей. По сути, ветрогенератор на 5 кВт своими руками можно собрать, имея нужные составляющие, среди которых магниты, медная проволока, фанера и металл для лопастей.

Знатоки утверждают, что производительной и, соответственно, выгодной может стать конструкция не только правильной формы, но и построенная в правильном месте. Это значит, что необходимо учитывать наличие, постоянство и даже скорость воздушных потоков в каждом отдельном случае и даже в конкретном регионе. Если в местности периодически наступают штили, спокойные и безветренные дни, устройство мачты с генератором не принесет никакой пользы.

Прежде чем начинать делать ветряк своими руками (5 кВт), необходимо продумать его модель и вид. Не стоит ожидать от слабой конструкции большого выхода энергии. И наоборот, когда нужно запитать только пару лампочек на даче, нет смысла строить огромный ветряк своими руками. 5 кВт — мощность, достаточная для обеспечения электроэнергией практически всей системы освещения и домашних приборов. Будет постоянный ветер — будет и свет.

Как сделать ветрогенератор своими руками: последовательность действий

На выбранном для высокой мачты месте укрепляют сам ветряк с присоединенным к нему генератором. Вырабатываемая энергия по проводам поступает к нужному помещению. Считается, что чем выше конструкция мачты, больше диаметр ветряного колеса и сильнее воздушный поток, тем выше КПД всего устройства. На деле все не совсем так:

  • например, сильный ураган может запросто поломать лопасти;
  • некоторые модели можно установить на крыше обычного дома;
  • правильно выбранная турбина легко запускается и отлично работает даже при ветре с очень слабой скоростью.

Основные виды ветряков

Классическими считаются конструкции с горизонтальным размещением оси вращения ротора. Обычно они имеют 2-3 лопасти и устанавливаются на большой высоте от земли. Наибольшая эффективность такой установки проявляется при постоянного направления и его скорости в 10 м/с. Существенным недостатком этой лопастной конструкции является сбой вращения лопастей при часто меняющемся, порывистом Это приводит либо к непродуктивной работе, либо к разрушению всей установки. Чтобы запустить такой генератор после остановки, необходима принудительная начальная раскрутка лопастей. Кроме того, при активном вращении лопасти издают специфические, неприятные человеческому уху звуки.

Вертикальный ветрогенератор («Волчок» 5 кВт или другой) имеет иное размещение ротора. Н-образными или бочкообразными турбинами захватывается ветер любого направления. Эти конструкции имеют меньшие размеры, запускаются даже при самых слабых воздушных потоках (при 1,5-3 м/с), не требуют высоких мачт, их можно использовать даже в городских условиях. Кроме того, номинальной мощности ветряки, своими руками (5 кВт — это реально) собранные, достигают при ветре в 3-4 м/с.

Паруса не на кораблях, а на суше

Одним из популярных направлений в ветроэнергетике сейчас стало создание горизонтального генератора с мягкими лопастями. Основным отличием является как материал изготовления, так и сама форма: созданные ветряки своими руками (5 кВт, парусный тип) имеют 4-6 треугольных тканевых лопастей. Притом, в отличие от традиционных конструкций, их сечение увеличивается в направлении от центра к периферии. Эта особенность позволяет не только «поймать» слабый ветер, но и избежать потерь при ураганном воздушном потоке.

Плюсами парусников можно назвать следующие показатели:

  • большая мощность при медленном вращении;
  • самостоятельная ориентировка и подстройка под любой ветер;
  • высокая флюгерность и малая инерция;
  • отсутствие необходимости принудительного раскручивания колеса;
  • совершенно беззвучное вращение даже при больших оборотах;
  • отсутствие вибраций и звуковых возмущений;
  • относительная дешевизна конструкции.

Ветряки своими руками

5 кВт необходимой электроэнергии можно получить несколькими способами:

  • построить простейшую роторную конструкцию;
  • собрать комплекс из нескольких последовательно расположенных на одной оси парусных колес;
  • использовать аксильную конструкцию с неодимовыми магнитами.

Важно помнить, что мощность ветряного колеса пропорциональна произведению кубического значения скорости ветра на ометаемую площадь турбины. Итак, как сделать ветрогенератор на 5 кВт? Инструкция далее.

За основу можно взять автомобильную ступицу и тормозные диски. 32 магнита (25 на 8 мм) располагают параллельно по кругу на будущих дисках ротора (подвижной части генератора) на каждый диск по 16 штук, притом плюсы обязательно чередуют с минусами. У противолежащих магнитов должны быть разные значения полюсов. После разметки и размещения все находящееся на круге заливают эпоксидкой.

Катушки медной проволоки располагают на статоре. Их количество должно быть меньше, чем число магнитов, то есть 12. Предварительно все провода выводят и соединяют между собой звездой или треугольником, затем тоже заливают эпоксидным клеем. Рекомендуется перед заливкой вставить внутрь катушек кусочки пластилина. После затвердения смолы и их извлечения останутся отверстия, которые нужны для вентиляции и остывания статора.

Как все это работает

Диски ротора, вращаясь относительно статора, образуют магнитное поле, и в катушках возникает электроток. А ветряк, присоединенный посредством системы шкивов, и нужен для того, чтобы двигать эти части рабочей конструкции. Как сделать ветрогенератор своими руками? Некоторые начинают изготовление собственной электростанции со сборки генератора. Другие — с создания лопастной вращающейся части.

Вал от ветряка сцепляют скользящим соединением с одним из дисков ротора. На сильный подшипник ставится нижний, второй диск с магнитами. Статор располагают посередине. Все части крепятся к фанерному кругу с помощью длинных болтов и фиксируются гайками. Между всеми «блинами» обязательно оставляют минимальные зазоры для свободного вращения дисков ротора. В итоге получается 3-фазный генератор.

«Бочка»

Осталось изготовить ветряки. Своими руками 5 кВт-ную вращающуюся конструкцию можно сделать из 3 кругов фанеры и листа самого тонкого и легкого дюраля. Металлические прямоугольные крылья крепятся к фанере болтиками и уголками. Предварительно в каждой плоскости круга выдалбливаются направляющие канавки в форме волны, в которые вставляются листы. Получившийся двухэтажный ротор имеет 4 волнистых лопасти, прикрепленные друг к другу под прямым углом. То есть между каждыми двумя скрепленными ступицами фанерными блинами расположены по 2 изогнутых в форме волны дюралевых лопасти.

Данная конструкция насажена по центру на стальную шпильку, которая и будет передавать крутящий момент генератору. Ветряки, своими руками (5 кВт) созданные, такой конструкции весят примерно 16-18 кг при высоте 160-170 см и диаметре основы 80-90 см.

Что нужно учесть

Ветряк-«бочку» можно установить даже на крыше здания, хотя вполне достаточно вышки высотой 3-4 метра. Однако обязательно нужно защитить от природных осадков корпус генератора. Рекомендуется также установить аккумуляторный накопитель энергии.

Для получения из постоянного 3-фазного тока переменного обязательно в схему нужно включить и преобразователь.

При достаточном количестве ветреных дней в регионе ветряк, своими руками (5 кВт) собранный, может обеспечить током не только телевизор и лампочки, но и систему видеонаблюдения, кондиционер, холодильник и другую электротехнику.

Ни для кого не секрет, что стоимость коммунальных услуг в нашем государстве беспрерывно растет, хотя и предпосылок к этому вроде бы и не наблюдается. Ну а вместе с этим увеличивается число потребителей, кто пытается хоть как то уменьшить эту графу расходов. Кто-то экономит воду, кто-то — газ, но все же наибольшим интересом пользуются альтернативные источники света, такие как солнечная батарея или электрогенератор, использующий для работы ветер.

Конечно, экономия в таких случаях ощущается, но основная проблема заключена в том, что подобные установки стоят недешево, и для того, чтобы ощутить реальную экономию, должен пройти не один год. Ведь сначала установка должна себя окупить.

Именно по причине высокой стоимости начали возникать вопросы о том, как сделать ветрогенератор своими руками. Ведь подобные установки придумал и создал человек, а значит и в домашних условиях появляется возможность его воссоздать. А потому попробуем понять, насколько реально изготовить генератор для ветряка своими руками из подручных средств, нужно ли какое-то дополнительное оборудование для его бесперебойной работы и насколько возможна экономия электроэнергии при использовании подобного прибора для дома, квартиры или дачи.

Возможные ограничения

Главное при установке ветрогенератора — это, естественно, попытки нашего государства даже в этой области получить какую-либо прибыль. Для того, чтобы не сертифицировать изготовленную своими руками установку, т.е. не платить отдельных налогов, стоит собирать маломощный ветрогенератор, который вырабатывает не более 5 кВт. Хотя в домашних условиях самодельное устройство большей мощности изготовить довольно проблематично.

Также следует уточнить наличие нормативных актов и документов по высоте построек в районе установки, чтобы не превысить ее для лучшего ветра.

Стоит также помнить и о соседях — им может помешать шум, который издают лопасти, и редуктор, которыми оснащены самодельные ветрогенераторы. Конечно, шумят подобные установки незначительно, но и зависть никто пока не отменял, а при жалобах возможны штрафы, а также и постановление о демонтаже. Преимущество здесь имеет вариант в заводском исполнении, т.к. он малошумный, но ввиду его высокой стоимости подобное устройство сейчас не рассматривается.

Также не стоит забывать о защите от радиопомех — при самостоятельном изготовлении ветряка необходимо предусмотреть установку фильтра. Ну а при приобретении подобного прибора — уточнить его наличие в схеме.

Устройство ветрогенератора

Вне зависимости от типа подобного устройства, изготовленного своими руками на 220 вольт, составляющие его части будут одни и те же. Любые ветровые генераторы состоят из непосредственно самого вырабатывающего электричество устройства, лопастей, батареи, мачты и электронного блока — инвертора.

В любом случае, первое, с чего начинается изготовление подобного устройства — это выбор типа, электрическая схема и проект внешнего вида. По типу ветрогенераторы разделяются на парусные и лопастные, или горизонтальные и вертикальные. Для средних широт, где нет резких порывов ветра, а так же в установках, мощностью до 5 кВт, наилучшим вариантом станет такой ветряной генератор, как «парусник», а потому в нем и попробуем разобраться подробнее.

Сама суть работы подобных устройств такова: лопасти, вращаясь при помощи силы ветра, передают крутящий момент напрямую или через редуктор на ротор генератора, в результате чего вырабатывается электроэнергия, которая через электронный блок поступает в батарею. В аккумуляторе энергия накапливается и в последующем может быть использована для бытовых нужд.

Попробуем разобраться, какие виды ветрогенераторов возможно изготовить в домашних условиях и что для этого понадобится.

Роторная установка

Подобный ветряной генератор, сделанный своими руками, способен вырабатывать количество электроэнергии, достаточной для освещения небольшого садового домика, хозяйственных построек, а также нескольких фонарей на дворовой территории. Изготавливаются такие ветряки из автомобильного генератора или стартера, а потому, чтобы не приобретать дорогостоящее оборудование для его изготовления, рассмотрим устройство, которое будет вырабатывать до полутора киловатт. Для этого будет необходимо наличие следующих материалов:

  • автомобильного генератора на 12 вольт;
  • гелиевого или кислотного аккумулятора (нужен также 12-вольтовый);
  • герметичного выключателя;
  • преобразователя напряжения с 12 на 220 В и 700–1500 ватт;
  • большой емкости из нержавейки или алюминия для изготовления лопастей. Также может подойти и пластиковая труба диаметром в 20–25 см;
  • реле зарядки аккумулятора с вольтметром;
  • крепежной фурнитуры, т.е. болтов и гаек;
  • проводов, имеющих сечение 4 и 2,5 кв. мм;
  • двух хомутов для крепления на мачте устройства;
  • металлической трубы достаточной длины для использования ее в качестве мачты;
  • ну и, естественно, различного инструмента: ножниц по металлу, болгарки, ключей, отверток и дрели с набором сверел.

Алгоритм работы по изготовлению

Первым делом необходимо сделать лопасти вентилятора будущего ветрогенератора для частного дома своими руками. Для этого хорошо подойдет старая большая алюминиевая кастрюля, но тут возможны варианты. Карандашом необходимо разметить, а после разрезать емкость по размеченным линиям при помощи болгарки или ножниц по металлу, оставляя непрорезанными небольшие отрезки сверху и снизу, т.е. так, как показано на рисунке. Лопасти должны получиться одинаковыми, а их количество зависит только от предпочтений мастера.

Вырезанные лопасти выгибаются в нужную сторону. Нужно помнить о том, что от того, в какую сторону вывернуты лопасти, зависит направление вращения, а от угла их поворота и размера — скорость, с которой винт будет вращать генератор. Вырезать их удобнее болгаркой, но если металл тонкий, вполне подойдут и ножницы по металлу.

Немного сложнее обстоит дело с пластиковой трубой. Ее необходимо разделить вдоль на четыре части, после чего на каждую из полукруглых отрезков изготовить «заглушки сверху и снизу, а после скомпоновать в один винт, чтобы получилось подобие первого варианта.

Далее при помощи дрели делаются крепежные отверстия в валу генератора и готовом пропеллере, после чего лопасти при помощи болтов фиксируются на вал ротора. Можно произвести подобную работу и при помощи редуктора, увеличив скорость вращения генератора, — это уже на усмотрение самого мастера.

После произведенной работы остается только закрепить ветрогенератор при помощи хомутов на мачту и протянуть вдоль нее провода.

Сборка оборудования на земле

Т.к. оптимальная длина мачты ветроэлектростанции составляет 5–13 метров, основание ее необходимо залить бетоном для хорошей устойчивости. Также имеет смысл продумать и варианты, как опустить вниз ветряной генератор для дома или добраться до него в случае поломки.

Провода, идущие от самого ветрогенератора, подключаются через реле зарядки на аккумулятор. Далее в схеме идет преобразователь, от которого напряжение в 220 вольт уже будет поступать в распределительный щит.

Все оборудование должно быть защищено от попадания атмосферных осадков и прямого доступа детей. Выключатель устанавливается на мачте, на доступной высоте, и разрывает плюсовой провод от ветрогенератора на реле зарядки. Тем самым, при ненужности либо слабом ветре можно снять нагрузку, позволив лопастям вращаться «вхолостую».

Очень важно отключать нагрузку при слишком сильном ветре, который может вывести из строя как сам генератор, так и реле зарядки аккумулятора.

Но существует и более мощный вариант изготовления ветрогенератора своими руками в домашних условиях. Конечно, он немного сложнее, но, все же, соблюдая правила и порядок работы, сделать подобное устройство вполне реально.

Аксиальный ветрогенератор

Подобное устройство (можно даже сказать — ветряная электростанция своими руками) изготавливается на основе не так давно появившихся на нашем рынке неодимовых магнитов. Именно за их счет и достигается более высокая мощность генератора. Если брать подобную установку на обычных, ферритовых магнитах, то больше полутора киловатт из нее получить не удастся. Некоторое время назад, когда неодимовые элементы только появились на прилавках, цена на них была довольно высока, но сейчас уже наблюдается снижение стоимости, а потому подобные магниты стали более доступными.

Итак, для того, чтобы изготовить аксиальный ветровой генератор для дома своими руками, понадобится наличие ступицы с тормозным диском от автомобиля. Причем износ ее тут не важен, а потому подобную деталь можно всегда найти в любом автосервисе. Ее будет нужно тщательно почистить, промазать подшипники, в общем, привести в хорошее рабочее стояние. Оптимальным количеством магнитов будет 20 шт., с размерами 25 х 8 мм. Приклеены они будут к внутренней части тормозного диска.

Разметив диск на секторы, следует клеить магниты, чередуя их полюсы — это очень важно. Для более крепкого соединения рекомендуется использование эпоксидного клея. Ну а после того, как клей высох, той же эпоксидной смолой все магниты заливаются, а чтобы клей не стекал, можно сделать небольшой бортик по кругу диска из пластилина.

Намотка катушек

Общеизвестно, что перед тем, как приступить к намотке, нужно рассчитать необходимое количество витков катушки. Исходя из того, что ветрогенератор должен работать на небольшой скорости, необходима зарядка аккумулятора уже на 100–150 оборотах в минуту. Следовательно, общее количество витков во всех катушках обмотки должно быть 1200–1500, большее количество ни к чему. Ну а рассчитать количество витков одной катушки очень просто. При 20 катушках и общем количестве витков в 1400, одна должна содержать 70 витков.

Чем больше количество катушек, тем большей мощности можно добиться на малых оборотах. При этом, чем больше сечение провода при намотке, тем меньше сопротивление, а значит и больше сила тока.

Конечно, наилучшим вариантом будет использование специального станка для намотки катушек, но если его нет, вполне возможно выполнение подобной работы и вручную.

Для проверки выдаваемой мощности вполне хватит одной обмотки. При прокрутке в генераторе уже можно будет замерить параметры будущего устройства.

Сам статор можно изготовить из фанеры, укрепив ее, для надежности, стеклотканью и эпоксидной смолой. А вот соединение катушек производится по одной из двух схем, на выбор мастера. Это может быть либо «треугольник», либо «звезда». Далее катушки фиксируются, а провода выводятся наружу. Для проверки работоспособности ветрогенератор для частного дома прокручивают вручную при стабильных оборотах и снимают с выведенных проводов показания напряжения.

Мачта и винт пропеллера

Что касается мачты — здесь нет никаких отличий от изготовления роторного ветрогенератора. Требования к ней предъявляются те же самые. А вот лопасти винта для подобной установки изготавливаются по-другому. Для этого используется поливинилхлоридная труба на 16 мм. Форма же лопастей является экспериментальной, т.е. каждый сам определяет оптимальную, как говорится, методом проб и ошибок.

При этом длина лопасти на ветряк своими руками должна быть не менее метра, для возможности прокрутки генератора, причем необходимо так же и сбалансировать готовый винт для устранения шума, биения и порчи подшипников в процессе эксплуатации.

Немного поразмыслив, можно сконструировать лопасти ветрогенератора так, чтобы при очень сильном ветре их можно было сложить, а после разложить. Это спасет от выхода из строя устройства в случае штормовых предупреждений и резких порывов.

Монтаж оборудования на земле производится аналогично предыдущему варианту роторного ветрогенератора.

Обслуживание

Конечно, воздушный генератор, как и любое другое оборудование, требует внимания, периодических ревизий и, естественно, иногда ремонта. Основное, что необходимо постоянно проверять, чистить и промазывать специальной графитовой смазкой — это щетки генератора, т.к. они имеют обыкновение стираться в процессе эксплуатации.

При малейшем подозрении на разбалансировку, вибрацию, ослабление винтовых креплений и соединений генератор необходимо опустить на землю и отрегулировать или отремонтировать.

Примерно раз в 2–3 года необходимо красить устройство. И лучше, если краска будет специальной, т.е. антикоррозийной. Также необходима и регулярная проверка натяжения и крепления удерживающих тросов.

Вывод

Некоторые могут сказать, что не настолько высока цена электроэнергии, чтобы проделывать такую работу, изготавливая самодельные ветряки. К тому же, еще и на инвертор и т.п. придется потратиться. Но если вдуматься, то при качественно выполненной работе электроэнергии хватит не только на отопление дома, но и на постройки, отопление сарая с животными зимой. В общем, при правильном подходе к изготовлению такой самоделки, т.е. ветрогенератора, и расходу электроэнергии можно полностью отказаться от платного электричества, а это неплохая экономия.

Я начал с поиска в Google. Нашлось огромное разнообразие конструкций, схем, чертежей, видео вертикальных и роторных моделей. У всех был общий принцип, который я и использовал в своем ветряке.

Все схемы имели пять общих черт:

1. Генератор
2. Лопасти
3. Монтаж установки, превращающей ветер в энергию
4. Башня, чтобы поднять установку и поймать ветер
5. Батареи и электронная система управления

Я уменьшил проект создания всего к пяти маленьким шагам. Если за раз рассматривать только один из пунктов, проект не кажется слишком трудным. Но обо все по-порядку.

Генератор

Первым делом, я приступил к выбору генератора. Мои интернет-исследования показали, что многие собирали самостоятельно ветряки. Как понял из их рассказов, это казалось им очень сложным, по крайней мере, первая попытка. Другие предпочитали схему на магнитах постоянного тока. Такое решение казалось проще. Поэтому начал искать двигатели, лучше всего подходящие для данной задачи.

Многие, оказалось, использовали для создания своего ветряка старые компьютерные моторы с ленточным приводом (раритет времен, когда компьютеры имели большие катушечные ленточные накопители). Лучшие, по-видимому, варианты моделей такого двигателя были у компании Ametek. Самый подходящий, по-моему, из них — 99 вольтный движок постоянного тока. Он прекрасно работает как генератор небольшой электростанции. К великому сожалению, ныне их почти невозможно найти. Хотя есть немало похожих аналогов, которые еще можно отыскать, например, на Ebay. Также имеется описание о преимуществах и недостатках различных двигателей Ametek (описание на анг.: https://www.tlgwindpower.com/ametek.htm).

Как вы уже догадались, найдется немало других доступных подходящих моделей. Такие магниты постоянного тока могут прилично работать, но они не были предназначены для ветряной установки изначально. Двигатели приходится раскручивать гораздо быстрее, чем их номинальная скорость, чтобы произвести что-нибудь схожее с их номинальным напряжением.

Я искал модель, рассчитанную на высокое напряжение постоянного тока, низкие обороты и высокий ток , воздерживаясь от низкого напряжения и высоких оборотов. Нужен был движок, который выведет более 12 вольт при довольно низких оборотах.

Так, к примеру, от двигателя, рассчитанного на 325 оборотов за минуту 30 вольт, можно ожидать выработки 12+ вольт при разумно-низких оборотах. С другой стороны, двигатель мощностью 7200 оборотов за минуту 24 вольт, вряд ли будет производить 12 вольт, пока он крутится со скоростью несколько тысяч оборотов за минуту. Это слишком быстро для ветряной установки.

Мне удалось прикупить один из подходящих движков Ametek 30 вольт на Ebay всего за 26$. Они стоят дешево, т.к. большинство охотится за более мощными. Можно найти также других изготовителей, так что не волнуйтесь о цене Ameteks. Во всяком случае, мой приобретенный мотор был в хорошем состоянии и работал отменно. Даже при простом толчке руками он набирал достаточно оборотов, чтоб зажечь лампу 12 вольт достаточно ярко. Я устроил ему настоящее испытание на сверлильном станке, подключив к соответственной нагрузке. Убедился, что если смогу пристроить хорошие лопасти, он будет производить большое количество энергии.

Лопасти

Очередные онлайн-исследования показали, что многие вырезали лопасти из дерева. Это показалось мне возмутительным объемом работы. Также обнаружил, что другие домашние мастера использовали трубы ПВХ. Такой вариант выглядел более простым.

Я последовал найденному описанию. Сначала нужно было определить необходимую длину.

Например, если вам нужны лопасти длиной 50 см, то труба должна иметь диаметр 10 см. С одного отрезка получится четыре штуки.

Для своего использовал черную трубу, которую смог найти в местном магазине, диаметром 15 см, длиной 60 см. Сначала разрезал ее вдоль на четыре равных части. Затем вырезал одну лопасть, удалив квадрат примерно 5 см у основания, где она будет крепиться. Срезал лишнее вдоль по диагонали. Прежде чем вырезать квадрат, просверлите отверстие в углу, где нужно будет сделать надрез. Это поможет не сломать материал и не порезать дальше требуемого.

Вырезанное крыло послужило шаблоном для следующих. Итого у меня получилось четыре штуки (3 для моей установки, плюс одна запасная).

Затем немного сгладил края на шлифовальном станке и чуток наждаком. Не знаю, насколько это улучшит работу ветряка, но выглядит неплохо.

Монтаж

Довольный результатом, я приступил к сборке электростанции из полученных запчастей.

Покопавшись в своей мастерской, обнаружил зубчатый шкив крепления вала двигателя. Но он оказался слишком мал диаметром, чтобы закрепить лопасти болтами. Среди своего металлолома также нашел алюминиевый диск 13 см диаметром – достаточного размера, но его некак прикрепить к валу двигателя. Самым простым решением было, конечно, скрепить эти две части вместе. Для этого просверлил требуемые отверстия в дисках.

Закрепил болтами лопасти и диски.

В местном магазине нашел этот колпак для винта.

Сразу подумал о добавлении счетчика. Такая конструкция уже действительно выглядела как профессионально сделанная ветровая электростанция. Вряд ли смогу убедить даже друзей, что построил ее из подручных средств, найденных среди хлама в моей мастерской да сантехнических деталей. Потом нашел сайт, который утверждал, что такие счетчики нарушают циркуляцию воздуха и снижают эффективность лопастей. Кто знает, насколько такое заявление обосновано, но решил отказаться от счетчика, по крайней мере, сейчас.

Теперь нужно установить турбину. Я решил поставить ее на деревянной подставке. Размер досточки был рассчитан путем высокого научного метода да выбора наиболее подходящего куска из имеющегося хлама.

Отрезал кусок пластиковой трубы диаметром 10 см, чтобы сделать щит двигателю, защищающий его от дождя. Для хвостовой части, поворачивающей винты по направлению ветра, просто использовал кусок тяжелого алюминиевого листа. Я переживал, что хвост не достаточно большого размера, но на практике оказалось, работает очень хорошо. Хвост поворачивает ветряную установку прямо навстречу ветру каждый раз, когда он меняет направление.

Кому интересны точные чертежи и схемы — я указал основные размеры хвостовой части на фото. Хотя думаю, вряд ли какие-то из этих размеров являются критическими.

Башня для установки

Процесс создания подошел к установке на башню. Башня позволит свободно вращаться навстречу ветру. После некоторых размышлений и штурма местных магазинов, наконец, пришел к решению, которое, кажется, должно хорошо работать.

Железная труба диаметром 2.5 см дает хорошее скольжение внутри 3 см стальной ЕМТ электрического трубопровода. Можно было бы взять длинный кусок трубопровода как башню и 2.5 см фитинги труб с обоих концов. Главному устройству подключил 2.5 см железный фланец по центру, 19 см от конца генератора, ввернул конец железной трубы. Провода будут проходить через отверстие по центру трубы, а затем выходить у основания башни.

Для основания вырезал из фанеры диск диаметром 60 см. Сделал U-образную форму сборки из 2.5 см трубопроводной арматуры. Посередине поставил 3.5 см тройник. Теперь он может свободно поворачиваться, а также позволяет поднимать и опускать башню. В деревянном диске просверлил отверстия для стальных вставок, чтобы зафиксировать его к земле.

На фото — верхняя часть с креплением основания. Думаю, вы уже догадались, как они будут стыковаться вместе. Представьте себе трехметровую трубу, соединяющую обе части.

Так как строил ветрогенерор дома, а использовать собирался в горном домике, решил повременить с покупкой опорной трехметровой трубы, пока не приеду к месту. Это означало, что конструкция будет собрана лишь частично, а поэтому провести надлежащее испытание перед установкой на месте не получится. Конечно, такой поворот меня немного беспокоил, поскольку до последнего момента не мог быть уверен до начала испытаний, действительно ли подтвердятся все мои расчеты и система заработает надлежащим образом.

Затем покрыл все деревянные части несколькими слоями белой краски, оставшейся у меня после ремонта, чтобы защитить древесину от дождя и гниения. Прикрутил крылья, добавил к хвостовой части противовес, чтобы сбалансировать систему.

Меня разбирало любопытство, как это все-таки будет работать. Чтобы протестировать систему, выйдя на улицу одним ветреным днем, просто поднял повыше над головой. Лопасти раскрутились за считанные секунды (без подключения к генератору). Я держал в своих руках бешено вращающуюся юлу смерти, не зная, как опустить ее, чтоб лопасти не четвертовали меня. К счастью, в какой-то момент порыв ветра стих и мне удалось остановить эту махину. Вряд ли еще когда-нибудь повторю эту ошибку.

Батареи и электронная система управления

Теперь, когда все механические части готовы, настало время приступить к пятому пункту моего плана — электронная система.

Ветровая электростанция состоит из ветровой турбины ; одной или нескольких батарей хранения энергии , произведенной генератором; блокирующего диода , предотвращающего вращение двигателя от запасенной электроэнергии аккумулятора и балластной нагрузки избыточной энергии, когда батареи полностью заряжены; контроллера заряда для запуска всей системы.

Есть много контроллеров солнечных и ветряных электростанций. Anyplace предоставляет механизмы систем получения альтернативной энергии, которые продаются на Ebay. Я решил все же попробовать сделать контроллер своими руками. Погуглив немного, нашел много информации, в том числе некоторые полные схемы контроллера. Они показались не сложными, поэтому довольно легко собрал свой блок.

Так как увлекаюсь электроникой с раннего детства, множество компонентов у меня уже было. Поэтому осталось прикупить самую малость, чтобы завершить систему. Немного изменил схему в соответствии с имеющимся запасом, чтобы использовать уже имеющиеся компоненты. Но все же, мне пришлось купить реле.

Моя схема контроллера

Как уже говорил выше, пришлось изменить найденную схему под себя, чтобы использовать детали, которые у меня есть. Совсем не обязательно все точно дублировать. Большинство значений резисторов не являются критическими. Если у вас есть соответствующие знания, вы можете подобрать свои оптимальные варианты. Не бойтесь экспериментировать.

Решите ли вы купить готовый контроллер, или сделать его самостоятельно, он обязательно необходим для ветроустановки, так как должен контролировать напряжение батареи, либо направлять энергию туда для подзарядки, или балласту избыточной энергии, когда аккумулятор полностью заряжен (чтобы предотвратить чрезмерную зарядку и поломку батареи).

Так выглядит мой контроллер, который я сделал сам. При первоначальном тестировании просто закрепил его болтами к фанере. Впоследствии закрою защищенным от непогоды корпусом.

Наконец, все элементы готовы. Осталось отвезти их в мой домик в горах и установить. Все части устройства аккуратно упаковал, собрал необходимые инструменты, приготовился к поездке с надеждой на этот раз получить электричество для своего удаленного домика.

Окончательная сборка установки

После прибытия на место моей первой задачей было создание, а затем крепления несущей башни ветряка. В ближайшем магазине приобрел трубу три метра длиной, 35 мм толщиной, чтобы сделать стояк. Сборка прошла быстро. Я использовал нейлоновые веревки и деревянные колья, чтобы с четырех сторон закрепить стояк.

Диск основания башни лежит прямо на земле. Провод выйдет через отверстие наружу для подключения турбины к контроллеру. Чтобы протянуть провод через трубу, воспользовался жесткой проволокой – одним концом проволоки прикрутил провод, вставил проволоку в трубу и протянул провод.

Заработало! Хотя ветерок этим днем был совсем небольшим, лопасти отлично разогнались.

Фото остальных устройств: контроллер, аккумулятор, электроника. 120 вольтный инвертор подключен к батарее, а также мультиметр для отслеживания напряжения батареи и выходного напряжения из ветрогенератора. Помимо этого, к инвертору подключено зарядное устройство, преобразующее 120 вольт переменного тока.

Крупным планом использованная электроника. По данным мультиметра, ветряк вырабатывает 13,32 вольт. Электробритва и зарядное устройство – тестовые приборы, обеспечивающие нагрузку на систему через инвертор переменного тока.

Разумеется, оставлять всю электронику вот так вот на фанерной доске под открытым небом довольно опасно. При таком то высоком напряжении тока, да множестве соединений проводов опасность короткого замыкания слишком высока. После первого тестирования подберу хороший удлинитель и перенесу устройства в защищенное место.

Наконец установка моего самодельного ветряка закончена! У меня есть электричество! Теперь смогу зарядить свой телефон, фотоаппарат, подключить ноутбук и прочую бытовую технику. И больше не зависеть от традиционных источников питания, по крайней мере, пока дует ветер.

Сделать безопасный и практичный ветрогенератор вполне можно самостоятельно в домашних условиях Ветер, как бесконечный источник энергии, находит все большее распространение. Особенной популярностью такой источник альтернативной энергии пользуется в отдаленных регионах (например, Тайге), на полярных станциях. Кроме того, все чаще бытовые ветрогенераторы изготавливают и загородные жители. Какие виды ветряков существуют и как собрать устройство для преобразования ветровой энергии своими руками – читайте ниже.

    • На чем основана ветровая генерация
    • Ветряной генератор: принцип работы, виды устройств
    • Самодельный ветрогенератор: достоинства и недостатки
    • Как сделать ветряк своими руками
    • Электрогенератор своими руками: расчет мощности устройства
    • Какой выбрать генератор для ветряка
    • Ветрогенераторы своими руками на 220 в
    • Ветряки своими руками 5 кВт (видео)
    • Примеры ветряков (фото)

    Ветровая генерация – это способность получать электричество из энергии ветра. Ветрогенератор – это, по сути, солнечный генератор: ветра образуются из-за неравномерного прогрева поверхности Земли солнцем, вращения планеты и ее рельефа. Генераторы используют движение воздушных масс и преобразовывают его в электричество посредством механической энергии.

    В среднем, один ветряк на 20 кВт может обеспечить электроэнергией один небольшой поселок.

    Перед тем как приступить к изготовлению ветрогенератора, необходимо тщательно ознакомиться с инструкцией

    На основе принципа ветрогенерации может быть построена как целая электростанция, так и возведены автономные устройства для обеспечения электричеством отдельных районов и даже домов. На сегодня, 45% всей энергии вырабатывается с помощью ветряных генераторов. Самая большая ветроэлектростанция находится в Германии, и каждый год производит до 7 млн. кВт энергии в час. Поэтому, все чаще, владельцы загородных домов в далеких регионах и селах задумываются об использовании ветровой энергии в бытовых целях. При этом, ветряки могут использоваться как единственный, так и дополнительный источник энергии.

    Ветряной генератор: принцип работы, виды устройств

    Большинство ветряков представляют собой стальную башню – мачту, на вершине которой закреплено три лопасти. Современный бытовой ветровик на 5 kw второй величины может легко генерировать до 5000 Вт электроэнергии. Этого вполне хватает для обеспечения электричеством жилого дома, дачи. Аксиальный генератор выдает до 500 Вт/ч. Самый мощный в мире ветряной генератор – 8 МВт.

    Современная ветротурбина может иметь:

    • Горизонтальную ось вращения;
    • Вертикальную ось вращения.

    Горизонтальный ветровик имеет ось, которая вращается параллельно земли (как обычная мельница). Вертикальные ветрогенераторы могут иметь как лопасти, так и роторы, которые движутся параллельно земли.

    Изучить принцип работы ветряного генератора с легкостью можно в интернете

    Роторы могут различаться по форме и размерам, и делятся на:

    • Устройства Савониуса (роторы выполнены в виде полуцилиндров);
    • Роторы Угринского (улучшенные роторы полуцилендриеского типа);
    • Роторы Дарье (могут быть винтообразные, выгнутые и Н-образные);
    • Многолопастные ветрогенераторы (используются в ветряках карусельного типа);
    • Геликоидные роторы (имеют конусный ротор).

    Часто вертикальные ветрогенераторы юла-образные (примером может служить роторный ветрогенератор “Чингисхан”). Наиболее эффективным устройством своей группы считается многолопастная конструкция типа волчок.

    Самодельный ветрогенератор: достоинства и недостатки

    Установка ветряка может понадобиться в том случае, если к вашему участку не подведено электричество, в сети электропередач постоянно возникают перебои или вы хотите сэкономить на оплате электроэнергии. Ветряк можно приобрести, а можно изготовить своими силами.

    Преимущество самодельного ветрогенератора заключается в значительной экономии средств

    Самодельный ветрогенератор обладает такими достоинства:

    • Он позволяет сэкономить средства на покупку заводского устройства, ведь изготовление чаще всего производится из подручных деталей;
    • Идеально подходит под ваши потребности и условия эксплуатации, ведь мощность устройства вы рассчитываете самостоятельно, учитывая плотность и силу ветра в вашем регионе;
    • Лучше гармонирует с оформлением дома и ландшафтным дизайном, ведь внешний вид ветряка зависит только от вашей фантазии и умений.

    К недостаткам самодельных устройств можно отнести их ненадежность и недолговечность: часто самоделки делают из старых двигателей от бытовых приборов и машин, поэтому они быстро выходят из строя. Вместе с тем, для того, чтобы ветродвигатель был эффективным, необходимо правильно произвести расчет мощности устройства.

    Как сделать ветряк своими руками

    Для того, чтобы сделать ветряной генератор своими руками, следует точно знать какие детали в его конструкции существуют, и за что они отвечают. Так можно будет понять, чем заменить некоторые детали, которые сложно найти в домашних условиях.

    Изготавливая самодельный ветрогенератор, лучше заранее подготовить все необходимые материалы и инструменты для работы

    Любая ветроустановка имеет в своей конструкции:

    • Лопасти, которые вращаются;
    • Вырабатывающий переменный ток электрогенератор;
    • Контроллер – приспособление, которое преобразовывает механическую энергию от лопастей в ток;
    • Инвертор – устройство, которое преобразовывает постоянный ток в переменный;
    • Аккумуляторные батареи;
    • Мачта.

    Простой маленький ветрячок можно изготовить, взяв за основу бытовой вентилятор. Некоторые умельцы приспосабливают под мини-ветряк старый компьютерный кулер. Правда мощность такого ветродуйка не будет превышать и 100 Вт. Когда для энергоснабжения небольших и домов среднего размера нужен ветрогенератор с мощностью в 5 кВт, а для коммерческих объектов – в 10 кВт.

    Электрогенератор своими руками: расчет мощности устройства

    Изготовление любого ветряка для частного использования начинается с подготовительного этапа – расчета мощности устройства. Так, например, для работы водяного отопления нужно будет установить ветряк высотой не менее 5-6 метров. При этом, использовать для обогрева лишь энергию ветра не получиться: скорость ветра достаточно переменчива. А вот в качестве дополнительного источника, который позволит сэкономить средства, использовать ветер можно.

    Многие специалисты рекомендуют дополнительно произвести расчет мощности электрогенератора

    Для этого можно воспользоваться многочисленными формулами, которые представлены в сети. Наиболее простым решением будет использование калькулятора, который рассчитывает силу ветра самостоятельно. Вам, при этом, нужно будет лишь вбить в программу нужные значения. Чаще всего это: площадь, на которую дует ветер, плотность и скорость ветра.

    Узнать среднюю скорость воздушных масс в своем регионе, можно обратившись в метеослужбу.

    Кроме того, для работы понадобится электрическая схема ветряка, подробные чертежи конструкции, которые можно нарисовать на обычном листе бумаги или визуализировать при помощи компьютерной программы для трехмерного моделирования.

    Какой выбрать генератор для ветряка

    Бытовые ветряки должны быть малошумные. Поэтому, лучше использовать в качестве генератора для ветроустановок малооборотный (тихоходный) двигатель. Такой двигатель способен совершать от 350 до 700 оборотов в минуту. Кроме того, низкооборотный двигатель можно использовать даже на однолопастном ветряке. Также малооборотистый генератор можно делать из шагового двигателя.

    Чтобы повысить обороты ветряка можно использовать мультипликатор: он позволит ускорить вращение лопастей в 5-10 раз.

    Существует большое количество различных электрогенераторов, выбирать которые следует с учетом собственных предпочтений

    Особой популярностью пользуются дисковые двигатели на неодимовых магнитах. Магниты, при этом, могут быть разных размеров и, соответственно, мощности. Изготавливается такой генератор достаточно просто, но себестоимость его достаточно высока.

    Для того, чтобы запустить пропеллер можно использовать педальный велогенератор.

    Многие делают маломощный генератор из бензогенератора, автомобильного или тракторного генератора, аккумулятора от шуруповерта. При этом следует учитывать, что на конструкцию с генератором из тракторного и автогенератора нужно будет установить редуктор, понижающий обороты.

    Ветрогенераторы своими руками на 220 в

    Для того, чтобы собрать ветроуловитель нам понадобятся: генератор на 12 вольт, аккумуляторные батареи, преобразователь с 12 v на 220 в, вольтметр, медные провода, крепежи (хомуты, болты, гайки).

    Чтобы ветрогенератор получился практичным и качественным, перед его изготовлением лучше дополнительно ознакомиться с подробной инструкцией

    Изготовление любого ветряка предполагает наличие таких этапов как:

    1. Изготовление лопастей. Лопасти вертикального ветрогенератора можно сделать из бочки. Нарезать детали можно при помощи болгарки. Винт для небольшого ветряка можно изготовить из трубы ПВХ с сечением в 160 мм.
    2. Изготовление мачты. Мачта должна быть высотой не менее 6 метров. При этом, для того, чтобы крутящее усилие не сорвало мачту, ее необходимо закрепить ее на 4 растяжки. Каждую растяжку, при этом, нужно намотать на бревно, которое следует закопать глубоко в землю.
    3. Установка неодимовых магнитов. Магниты наклеиваются на диск ротора. Лучше выбирать прямоугольные магниты, магнитные поля в которых сосредотачиваются по всей поверхности.
    4. Намотка катушек генератора. Намотка выполняется медной нитью с диаметром не менее двух мм. При этом, мотков должно быть не более 1200.
    5. Фиксация лопастей к трубе при помощи гаек.

    При наличии мощных аккумуляторных батарей и инвертора, полученное устройство сможет выработать такое количество электричества, которого будет достаточно для использования бытовой техники (например, холодильника и телевизора). Отлично подойдет такой генератор для поддержания работы систем освещения, отопления и вентиляции небольшого дачного домика, теплицы.

    Ветряки своими руками 5 кВт (видео)

    Ветроустановка – это безопасное, современное устройство, которое позволяет трансформировать энергию ветра в электричество, необходимое для работы бытовых приборов, систем отопления, водоснабжения, вентиляции. Проведя небольшие расчеты можно построить ветрогенератор без профессиональной помощи. Помочь в этом сможет представленная выше подробная инструкция, картинки и рекомендации по выбору комплектующих!

    Как сделать ветряк своими руками из пластиковых бутылок. Ветряк из пластиковой бутылки своими руками: пошаговое описание, интересные идеи и рекомендации

    Изобретение флюгера уходит корнями в далекое прошлое. Ветряки изготавливали из металла в форме животных или птиц. Кроме указания направления ветра, флюгер считался оберегом города от врагов. Сейчас изделие используют больше как декоративное украшение, изготовляя его своими руками из подручных материалов. На дачах многие делают флюгер из пластиковой бутылки не только ради забавы. Его звук и вращение отпугивает птиц от урожая.

    Общее устройство флюгера

    Разные флюгеры отличаются по форме и материалу, но общее их устройство остается неизменным на протяжении многих лет.

    Ветряк состоит из следующих деталей:

    • Корпус удерживает вращающуюся ось. Для металлической конструкции применяется труба с двумя подшипниками. Корпусом изделия из пластиковой бутылки может послужить обыкновенный деревянный брусок.
    • Защитный колпак располагается на оси. По форме он напоминает конус и служит зонтиком корпуса, закрывающим его от дождя. Вдобавок колпак служит ограничителем оси, удерживая ее на определенной высоте.
    • Ось соединяет флюгарку с корпусом. На ней вращается верхняя часть от воздействия ветра. Изготавливают ось своими руками из ровного стального прута. Для ПЭТ бутылки подойдет даже гвоздь.
    • Роза ветров представляет крестовину из полос или прутов с закрепленными буквами, указывающими стороны света. По флюгарке и стрелкам розы ветров узнают направление ветра.
    • Флюгаркой называют вращающуюся часть. Она-то и указывает направление ветра по розе ветров. Для красоты флюгарке придают форму птицы или зверя. Самую простую конструкцию делают своими руками из ПЭТ бутылки. Указателем флюгарки служит стрелка, а противовес необходим для центрации на оси.

    По такому же принципу изготавливают ветряк из пластиковой емкости. Если в определении направления ветра нет надобности, розу ветров из конструкции можно исключить. Да и защитный колпачок не играет существенной роли из-за отсутствия подшипников.

    Совет! Изготавливая флюгер из пластиковой бутылки для определения направления ветра, конструкцию можно усовершенствовать устройством измерения силы порывов. Приспособление состоит из металлической пластины, подвешенной веревкой к флюгарке. Рядом устанавливают шкалу. При отклонении пластины по измерительной шкале узнают силу ветра.

    Самостоятельное изготовление ветряка из ПЭТ бутылок

    Изготовление ветряка своими руками из ПЭТ бутылки не займет много времени. Самым сложным здесь будет процесс вырезания пропеллера. Для красоты его можно сделать с емкости другого цвета. Например, корпус будет прозрачный, а пропеллер – коричневый.
    Но обо всем по порядку:


    Сделанный своими руками ветряк готов. Осталось его закрепить на мачту и установить как можно выше.

    На этом видео показан музыкальный флюгер:

    Какие функции выполняет изделие из бутылки

    Больше всего флюгеры востребованы жителями приморских поселков. Например, рыбаки узнают направление ветра и определяют, будет ли шторм.
    Сделанный своими руками и установленный во дворе флюгер из ПЭТ бутылки может выполнять такие функции:

    • Если приложить фантазию, флюгарок может стать рекламой деятельности хозяина. Его изготовляют по роду занятий. Например, сделать вывеску сапожнику поможет ветряк, сделанный по форме сапога.

    Раньше люди считали флюгер амулетом, оберегающим дом от злых духов вращающимися элементами. Если в это кто-то до сих пор верит, то изготовить талисман из бутылки не составит особого труда.
    На этом видео показана вертушка из ПЭТ бутылок:

    Установка на даче ветряка из ПЭТ бутылки не заберет много времени, зато радости детям доставит максимум, плюс добавит украшение двора.

    Сергей Новожилов — эксперт по кровельным материалам с 9-летним опытом практической работы в области инженерных решений в строительстве.

    С наступлением лета многие садоводы замечают на своих грядках бугорки из земли. Их наличие говорит о том, что участок облюбовал крот. Это животное опасно тем, что поедает корнеплоды, нарушает корневую систему растений. Чтобы спасти свой урожай, сохранить культуры от гибели, изучите популярные способы изготовления шумных вертушек.

    Как сделать отпугиватель кротов своими руками из пластиковых бутылок

    Имейте в виду, что млекопитающее животное является слепым, зато слух и обоняние у него безупречные. По этой причине важно, чтобы отпугиватель кротов из пластиковой бутылки создавал шум и вибрацию. Такой эффект достигается за счет дуновения ветра, который приводит в движение приспособление: лопасти крутятся, передавая звуковые волны вниз: внутри земли создается резонанс, отпугивающий кротов. Помните, что для защиты 6 соток требуется размещать около 3-4 маленьких ветряков.

    Изготавливается устройство из простых и доступных материалов. Конструкция может иметь разные размеры. Ветряк для огорода создается при помощи:

    • двух бутылей из пластика объемом 1,5 л (используйте пластик разного цвета или заранее окрасите его акриловыми красками из баллончиков);
    • прочных ножниц;
    • шила;
    • плоскогубцев;
    • канцелярского или строительного ножа;
    • прочной, но легкосгибающейся металлической проволоки;
    • четырех разноцветных крышек от пластиковых бутылок;
    • крупных бусин.

    Заранее определитесь с размером конструкции для отпугивания крота. Перед изготовлением большой вертушки дополнительно обзаведитесь:

    • высоким деревянным шестом;
    • круглым металлическим штырем;
    • небольшим деревянным бруском;
    • разноцветными либо прозрачными пластиковыми литровыми бутылками – понадобится 4 штуки;
    • двумя шайбами.

    Пошаговая инструкция изготовления вертушки

    Изучите самый популярный способ изготовления вертушки от кротов из пластиковой бутылки. Основные этапы создания поделки такие:

    1. Разрежьте бутыли пополам: используйте строительный или канцелярский нож, выполняя работу будьте крайне аккуратными. Для ветряка используйте верхняя часть емкостей.
    2. Ножницами на половинках емкостей вырежьте лопасти одинакового размера.
    3. Вырезанные лопасти тщательно согните у основания под углом 45 градусов, немного разгладьте отогнутые элементы.
    4. В центре крыльев и крышки при помощи шила проделайте отверстия.
    5. Бусина нанизывается на проволоку.
    6. Металлическая проволока продевается через крышку, ветряк, вторую крышку, бусину, третью крышку, еще одну заготовку, четвертую крышку, заключительную бусинку.
    7. В конце плоскогубцами сделайте загиб, чтобы зафиксировать нанизанные на проволоку элементы.

    Помните, что чем больше деталей, лопастей имеет вертушка, тем громче ее звук от ветра, эффектнее внешний вид. Если надумаете создать большой отпугиватель от кротов, то следуйте такой инструкции:

    1. Возьмите деревянный брусок, проделайте в нем отверстие: его диаметр должен быть немного больше диаметра установочного прута.
    2. На четырех сторонах бруска при помощи клея или оцинкованных крепежей зафиксируйте крышки.
    3. На каждой из сторон пластиковых емкостей вырежьте овальные окошечки.
    4. Емкости с проделанными отверстиями прикрутите к закрепленным крышкам: в итоге прорези должны «смотреть» в стороны, а не вверх.
    5. Закрепите сделанную конструкцию на штыре, зафиксируйте с разных сторон металлическими шайбами, верх штыря прикройте заглушкой.

    Если нет возможно использовать несколько емкостей, то можно ограничиться одной. Для работы понадобятся:

    • пластиковая бутылка объемом 1,5-2 л;
    • штырь из металла;
    • часть водопроводной трубы;
    • строительный или канцелярский нож.

    Схема изготовления вертушки очень простая. Проделайте следующие действия:

    1. Найдите место, где проходил крот, установите часть водопроводной трубы ниже обнаруженного хода.
    2. Возьмите штырь, разместите его в установленной трубе, зафиксируйте деталь пробкой или при помощи металлической пластины и саморезов (закручивайте их до плотного прилегания шляпок к пластинам).
    3. На дне емкости сделайте дырку: ее диаметр должен быть больше, чем у штыря.
    4. На стенках емкости нарисуйте наклоненные в сторону буквы «П».
    5. Вырежьте лопасти согласно разметке, отогните.
    6. Наденьте сделанный пропеллер из пластика на штырь: он должен проходить до горлышка, прикрутите крышку.

    Для чего вообще нужен ветряк у вас на участке? Естественно, это не механический ветрогенератор, который позволяет превращать ветряную энергию в механическую.

    Наша цель — это создание красивого «аксессуара» для украшения дачного участка, главная задача которого — превратить энергию ветра в «душевную» энергию.

    Если вы хотите сделать бассейн из покрышки на дачном участке, пошаговую инструкцию по изготовлению смотрите .

    Материалы

    В материальном плане процесс создания ветряка не очень затратный.

    Для сборки ветряка нам нужно:

    • опора – проволока;
    • 2 пластиковые бутылки с плоским дном;
    • 4 крышечки;
    • 3 больших бусины;
    • подручные средства: канцелярский или малярный нож, молоток, шило, проволока, клей, краска;
    • усидчивость и внимание;

    Инструкция по изготовлению

    Процесс сборки не составляет никаких сложностей. Итак, приступим.

    Разрезаем бутылку ножом на две части

    В зависимости от того, какой величины вы хотите соорудить ветряк, будет зависеть литраж бутылок, которые понадобятся в процессе изготовления. Наша мельница будет небольших размеров, для этого мы берем две пластиковые бутылки с плоским дном по 2 литра каждая.

    Берем канцелярский или малярный нож и разрезаем бутылки. Чем ближе к горлышку вы будете резать, тем больше получатся лопасти вашей будущей мельницы. Но не стоит увлекаться, так как если будете резать слишком близко (чуть не вплотную), то лопасти получатся никудышные.

    Итак, у вас должны остаться части бутылок с плоским дном. Другие части нам не нужны.

    Оставшиеся части должны быть цилиндрической формы. По кругу начинаем резать ножницами полоски, при чем до основания не дорезаем. Выбирая ширину полоски, нужно определится, сколько лопастей вы хотите, чтобы было у ветряка.
    Такое же проделываем с двумя оставшимися частями бутылок.

    После того как мы их разрезали, загибаем каждую полоску у основания под углом 45 градусов. В конечном итоге должно получиться подобие солнца с лучами.

    Лучше всего красить лопасти из баллончика, так их можно сделать разноцветными

    После приступаем к отделочным работам. Заготовки крыльев и крышечки можно покрасить либо баллончиком, либо краской, в любом случае нужно будет время, чтобы все подсохло для продолжения работы.

    Клеем крышечку к средине крыльев с каждой стороны.

    Надеваем бусину на проволоку

    А теперь финальная часть работы. Для этого нам понадобится четыре пробки, две заготовки крышек и три бусинки.

    Очередность действий следующая: сквозь бусину мы просовываем проволоку (обязательно проверьте, проходит ли проволока свободно), далее загибайте кончик проволоки, чтобы бусина не могла слететь.

    В летний период почти каждый день мы покупаем бутылку воды. Из такого нехитрого бросового материала можно сделать отличную забаву для ребенка или настоящий . Ветряные или пластиковых бутылок изготавливают разными способами. Это не займет много времени, а ребенку будет действительно интересно принимать участие в процессе и играть.

    Подвесные вертушки из бутылок

    Для работы нам понадобятся:

    • чистая двухлитровая бутылка;
    • цветная изолента;
    • ножницы;
    • сантиметр;
    • канцелярский нож;
    • мячик с подшипником шарнирного соединения (такие часто используют для рыбной ловли).

    Теперь рассмотрим несложную пошаговую инструкцию.

    1. Бутылку предварительно хорошенько промываем и удаляем все наклейки.
    2. Приблизительно посередине цветной изолентой обклеиваем заготовку. С ее помощью можно спрятать остатки клея от обертки. Наклеивать ленту необходимо только на прямую часть бутылки.
    3. При помощи сантиметра размечаем равные отрезки и проводим вертикальные линии. Отрезки шириной приблизительно полтора сантиметра.
    4. Затем канцелярским ножом аккуратно начинаем двигаться сверху вниз. Старайтесь делать разрезы точно по линиям, иначе в конце вы не получите ожидаемого результата.
    5. Расстояние от дна должно быть не менее 2см.
    6. Теперь немного прижимаем заготовку для вертушки из пластиковых бутылок. Аккуратно сдавливаем «лучики».
    7. Теперь этим «лучикам» необходимо придать правильную форму, чтобы ветер мог крутить вертушку из пластиковой бутылки. Для этого каждый «лучик» сгибаем под углом 45° в самой верхней точке.
    8. Проделываем это и в самой нижней части, но в другом направлении.
    9. Теперь осталось задекорировать наши ветряные вертушки из пластиковых бутылок при помощи кусочков изоленты.
    10. Для того, чтобы подвесить вертушку, в крышечке проделываем отверстие и вставляем туда крепление. Продеваем петельку из кусочка проволоки.
    11. Вертушка готова!

    Как быстро сделать вертушку из бутылки?

    Более традиционный вариант на креплении или палочке в форме винта сделать еще проще. Для этого понадобятся:

    • большая прозрачная бутылка;
    • маркер и канцелярский нож;
    • краска.

    Красочная вертушка из пластиковой бутылки

    Более сложный вариант предполагает использование сразу нескольких пластиковых бутылок. Такие мельницы часто устанавливают на

    • садовых участках. Для работы нужно подготовить:
    • две пластиковые бутылки;
    • четыре крышечки;
    • три большие бусины;
    • плоскогубцы, ножницы, проволока.

    Рассмотрим пошаговый мастер класс, как можно сделать из пластиковых бутылок красочные вертушки.

    1. Разрезаем бутылку пополам канцелярским или малярным ножом.
    2. Теперь ножницами нарезаем лопасти ветряка.
    3. Отгибаем лопасти под углом 45° посередине длины или у основания.
    4. Вот так выглядит наша заготовка на данном этапе.
    5. Аккуратно разглаживаем лопасти.
    6. В середине крыльев и крышки проделываем отверстия.

    Флюгером называют специальное устройство, используемое для измерения силы и направления ветра. Оно давно перекочевало из метеорологических лабораторий, в которых появились боле точные электронные приборы, на крыши домов, став удачным и полезным элементом декора. Ветряки в виде экзотических животных или птиц с подвижными деталями, приводимыми в движение легким дуновением ветерка, выглядят нарядно и всегда привлекают внимание. Сложные кованные изделия проще купить или заказать у опытного мастера, а мы расскажем, как при наличии творческого подхода и пластиковой бутылки своими руками с пропеллером.

    Флюгер изначально считался сугубо метеорологическим прибором, с помощью которого ученые наблюдали за скоростью и направлением воздушных потоков. Но люди, заметившие полезные свойства этого простого устройства, начали своими руками делать из подручных средств и устанавливать ветряки на крыши домов. По прошествии лет флюгер не изменил своей конструкции, которая состоит из следующих элементов:

    • Корпуса. Корпусом называют деталь, в которую помещается ось вращения ветряка. Она может быть цилиндрической или прямоугольной. Для моделей из стали в качестве корпуса используют отрезок трубы, в который вставляют подшипник. Для самодельных ветряков корпус выполняют из деревянного бруска.
    • Колпачок. Колпачок – это воронковидная или круглая деталь, которая надевается на ось вращения для защиты корпуса от проникновения влаги. Кроме того, он выполняет функции ограничителя, фиксируя ось флюгера на необходимой высоте.
    • Ось вращения. Это обязательный элемент конструкции ветряка, на который надевается флюгарка. Он вставляется в корпус и осуществляет вращение флюгера за счет воздействия порывов ветра на флюгарку. Ось можно сделать своими руками из металлических прутьев, проволоки, палок или даже гвоздя.
    • Роза ветров. Этим термином называют устройство для определения сторон света. Оно состоит из двух, крестообразно скрепленных палочек или отрезков труб, каждая из которых указывает, на определенное направление (серев, юг, запад восток). Когда ветер приводит флюгер в движение, стрелка указывает на одну из сторон света, что помогает определить направление порыва.
    • Флюгарка. Флюгаркой называют вращающийся элемент ветряка, который указывает направление ветра. Она состоит из стрелки и противовеса и фиксируется на оси вращения. Флюгарку можно сделать в виде простого указателя, животного, птицы или целого сюжета. Она делается из оцинкованной стали, меди, дерева, а своими руками проще всего изготовить флюгарку из пластиковой бутылки.

    Обратите внимание! Некоторые модели определяют не только направление ветра, но и силу порывов. Для этого флюгер оснащается подвесной деталью на веревке и специальной шкалой. Подвес можно сделать из металлической пластины или деревяшки. Этот элемент закрепляется на флюгарке. По отклонению от вертикального положения с помощью шкалы определяют силу, дующего ветра.

    Изготовление из бутылок

    Если вы не хотите тратить деньги на дорогостоящий ветряк из металла, можно сделать его самостоятельно из подручных материалов, например, из пластиковых бутылок, которых в дачном доме скапливается много. Это занятие можно превратить в веселый мастер-класс для детей или насладится творческим процессом самостоятельно. Для изготовления флюгера в виде самолета с пропеллером потребуются 2 большие бутылки с крышками, деревянный брусок, длинный гвоздь, проволока, картон, маркер и острый канцелярский нож. Работа выполняется в следующем порядке:

    Важно! Во время изготовления флюгера следите, чтобы все используемые материалы были легкими и влагоустойчивыми. Тяжелый ветряк будет плохо крутится при слабом ветре, а поделка из картона быстро размокнет под дождем. Если вы хотите, чтобы флюгер точно показывал направление ветра, он должен закрепляться на высоте не ниже 4-5 метров.

    Функции ветряка

    Флюгер является неизменным атрибутом приморских городков и деревень, где ветра дуют постоянно, а знание направления движения воздуха не бесполезная информация, а средство выживания. Моряки, рыбаки и другие люди, чья жизнь тесно связана с морем устанавливают ветряки, чтобы знать, будет ли шторм. Правильно сделанный и установленный флюгер выполняет следующие функции:

      • Помогает определять направление и силу воздушных потоков. Эта информация полезна для выхода в открытое море, для выполнения некоторых сельскохозяйственных работ (посева, обработки фунгицидами и другими химикатами). Помогает вести дневники наблюдения за природой.
      • Является ярким декоративным элементов, отличающим дом от соседей. Флюгер дополняет архитектурный образ дома, делая его заверенным и демонстрируя индивидуальный стиль домовладельца. Модели с движущими деталями, изображающие сюжетные картины, сразу привлекают внимание, а сделанные своими руками ветряки из бутылок или фанеры говорят о творческих способностях обладателя.
      • Вращающиеся детали и звук, производимый при работе флюгера, отпугивает птиц. Некоторые виды птиц являются злостными вредителями, уничтожающими урожай фруктов или ягод за считанные часы. Флюгер из пластиковых бутылок или листового металла, вращаясь, распугивают непрошенных пернатых гостей с помощью шума и блеска.
      • Ветряк может выполнять функции вывески, символизировать род занятий хозяина сооружения. Например, сапожники часто устанавливали флюгер в виде сапога, мельники в виде мельницы, а парикмахеру можно сделать флюгарку в форме ножниц.

      Интересно! В былые времена флюгер считался мощных амулетом, предохраняющим от дурного глаза, злых духов. Вращающееся детали, шум должны были запутать и отпугнуть все недоброжелательно настроенные силы от жилища. Даже если суеверия вам чужды, красивый флюгер может стать своеобразным талисманом или фамильным знаком.

      Самодельный ветрогенератор для дома и дачи: принципы работы, схемы, какой и как делать

      464864864

      Россия в отношении ветроэнергетических ресурсов занимает двоякое положение. С одной стороны, благодаря огромной общей площади и обилию равнинных местностей ветра в целом много, и он большей частью ровный. С другой – наши ветры преимущественно низкопотенциальные, медленные, см. рис. С третьей, в мало обжитых местностях ветры буйные. Исходя из этого, задача завести на хозяйстве ветрогенератор вполне актуальна. Но, чтобы решить – покупать достаточно дорогое устройство, или сделать его своими руками, нужно как следует подумать, какой тип (а их очень много) для какой цели выбрать.

      Ветроэнергетические ресурсы России

      Ветроэнергетические ресурсы России

      Основные понятия

      1. КИЭВ – коэффициент использования энергии ветра. В случае применения для расчета механистической модели плоского ветра (см. далее) он равен КПД ротора ветросиловой установки (ВСУ).
      2. КПД – сквозной КПД ВСУ, от набегающего ветра до клемм электрогенератора, или до количества накачанной в бак воды.
      3. Минимальная рабочая скорость ветра (МРС) – скорость его, при которой ветряк начинает давать ток в нагрузку.
      4. Максимально допустимая скорость ветра (МДС) – его скорость, при которой выработка энергии прекращается: автоматика или отключает генератор, или ставит ротор во флюгер, или складывает его и прячет, или ротор сам останавливается, или ВСУ просто разрушается.
      5. Стартовая скорость ветра (ССВ) – при такой его скорости ротор способен провернуться без нагрузки, раскрутиться и войти в рабочий режим, после чего можно включать генератор.
      6. Отрицательная стартовая скорость (ОСС) – это значит, что ВСУ (или ВЭУ – ветроэнергетическая установка, или ВЭА, ветроэнергетический агрегат) для запуска при любой скорости ветра требует обязательной раскрутки от постороннего источника энергии.
      7. Стартовый (начальный) момент – способность ротора, принудительно заторможенного в потоке воздуха, создавать вращающий момент на валу.
      8. Ветродвигатель (ВД) – часть ВСУ от ротора до вала генератора или насоса, или другого потребителя энергии.
      9. Роторный ветрогенератор – ВСУ, в которой энергия ветра преобразуется во вращательный момент на валу отбора мощности посредством вращения ротора в потоке воздуха.
      10. Диапазон рабочих скоростей ротора – разность между МДС и МРС при работе на номинальную нагрузку.
      11. Тихоходный ветряк – в нем линейная скорость частей ротора в потоке существенно не превосходит скорость ветра или ниже ее. Динамический напор потока непосредственно преобразуется в тягу лопасти.
      12. Быстроходный ветряк – линейная скорость лопастей существенно (до 20 и более раз) выше скорости ветра, и ротор образует свою собственную циркуляцию воздуха. Цикл преобразования энергии потока в тягу сложный.
      1. Тихоходные ВСУ, как правило, имеют КИЭВ ниже, чем быстроходные, но имеют стартовый момент, достаточный для раскрутки генератора без отключения нагрузки и нулевую ССВ, т.е. абсолютно самозапускающиеся и применимы при самых слабых ветрах.
      2. Тихоходность и быстроходность – понятия относительные. Бытовой ветряк на 300 об/мин может быть тихоходным, а мощные ВСУ типа EuroWind, из которых набирают поля ветроэлектростанций, ВЭС (см. рис.) и роторы которых делают порядка 10 об/мин – быстроходные, т.к. при таком их диаметре линейная скорость лопастей и их аэродинамика на большей части размаха – вполне «самолетные», см. далее.

      Какой нужен генератор?

      Электрический генератор для ветряка бытового назначения должен вырабатывать электроэнергию в широком диапазоне скоростей вращения и обладать способностью самозапуска без автоматики и внешних источников питания. В случае использования ВСУ с ОСС (ветряки с раскруткой), обладающих, как правило, высокими КИЭВ и КПД, он должен быть и обратимым, т.е. уметь работать и как двигатель. При мощностях до 5 кВт этому условию удовлетворяют электрические машины с постоянными магнитами на основе ниобия (супермагнитами); на стальных или ферритовых магнитах можно рассчитывать не более чем на 0,5-0,7 кВт.

      Примечание: асинхронные генераторы переменного тока или коллекторные с ненамагниченным статором не годятся совершенно. При уменьшении силы ветра они «погаснут» задолго до того, как его скорость упадет до МРС, и потом сами не запустятся.

      Отличное «сердце» ВСУ мощностью от 0,3 до 1-2 кВт получается из автогенератора переменного тока со встроенным выпрямителем; таких сейчас большинство. Во-первых, они держат выходное напряжение 11,6-14,7 В в довольно широком диапазоне скоростей без внешних электронных стабилизаторов. Во-вторых, кремниевые вентили открываются, когда напряжение на обмотке достигнет примерно 1,4 В, а до этого генератор «не видит» нагрузки. Для этого генератор нужно уже довольно прилично раскрутить.

      В большинстве случаев автогенератор можно непосредственно, без зубчатой или ременной передачи, соединить с валом быстроходного ВД, подобрав обороты выбором количества лопастей, см. ниже. «Быстроходки» имеют малый или нулевой стартовый момент, но ротор и без отключения нагрузки успеет достаточно раскрутиться, прежде чем вентили откроются и генератор даст ток.

      Выбор по ветру

      Прежде чем решать, какой сделать ветрогенератор, определимся с местной аэрологией. В серо-зеленоватых (безветренных) областях ветровой карты хоть какой-то толк будет лишь от парусного ветродвигателя (и них далее поговорим). Если необходимо постоянное энергоснабжение, то придется добавить бустер (выпрямитель со стабилизатором напряжения), зарядное устройство, мощную аккумуляторную батарею, инвертор 12/24/36/48 В постоянки в 220/380 В 50 Гц переменного тока. Обойдется такое хозяйство никак не менее $20.000, и снять долговременную мощность более 3-4 кВт вряд ли получится. В общем, при непреклонном стремлении к альтернативной энергетике лучше поискать другой ее источник.

      В желто-зеленых , слабоветренных местах, при потребности в электричестве до 2-3 кВт самому можно взяться за тихоходный вертикальный ветрогенератор. Их разработано несть числа, и есть конструкции, по КИЭВ и КПД почти не уступающие «лопастникам» промышленного изготовления.

      Если же ВЭУ для дома предполагается купить, то лучше ориентироваться на ветряк с парусным ротором. Споров и них много, и в теории пока еще не все ясно, но работают. В РФ «парусники» выпускают в Таганроге на мощность 1-100 кВт.

      В красных , ветреных, регионах выбор зависит от потребной мощности. В диапазоне 0,5-1,5 кВт оправданы самодельные «вертикалки»; 1,5-5 кВт – покупные «парусники». «Вертикалка» тоже может быть покупной, но обойдется дороже ВСУ горизонтальной схемы. И, наконец, если требуется ветряк мощностью 5 кВт и более, то выбирать нужно между горизонтальными покупными «лопастниками» или «парусниками».

      Примечание: многие производители, особенно второго эшелона, предлагают комплекты деталей, из которых можно собрать ветрогенератор мощностью до 10 кВт самостоятельно. Обойдется такой набор на 20-50% дешевле готового с установкой. Но прежде покупки нужно внимательно изучить аэрологию предполагаемого места установки, а затем по спецификациям подобрать подходящие тип и модель.

      О безопасности

      Детали ветродвигателя бытового назначения в работе могут иметь линейную скорость, превосходящую 120 и даже 150 м/с, а кусочек любого твердого материала весом в 20 г, летящий со скоростью 100 м/с, при «удачном» попадании убивает здорового мужика наповал. Стальная, или из жесткого пластика, пластина толщиной 2 мм, движущаяся со скоростью 20 м/с, рассекает его же напополам.

      Кроме того, большинство ветряков мощностью более 100 Вт довольно сильно шумят. Многие порождают колебания давления воздуха сверхнизкой (менее 16 Гц) частоты – инфразвуки. Инфразвуки неслышимы, но губительны для здоровья, а распространяются очень далеко.

      Примечание: в конце 80-х в США был скандал – пришлось закрыть крупнейшую на тот момент в стране ВЭС. Индейцы из резервации в 200 км от поля ее ВСУ доказали в суде, что резко участившиеся у них после ввода ВЭС в эксплуатацию расстройства здоровья обусловлены ее инфразвуками.

      В силу указанных выше причин установка ВСУ допускается на расстоянии не менее 5 их высот от ближайших жилых строений. Во дворах частных домовладений можно устанавливать ветряки промышленного изготовления, соответствующим образом сертифицированные. На крышах ставить ВСУ вообще нельзя – при их работе, даже у маломощных, возникают знакопеременные механические нагрузки, способные вызвать резонанс строительной конструкции и ее разрушение.

      Примечание: высотой ВСУ считается наивысшая точка ометаемого диска (для лопастных роторов) или геомерической фигуры (для вертикальных ВСУ с ротором на древке). Если мачта ВСУ или ось ротора выступают вверх еще выше, высота считается по их топу – верхушке.

      Ветер, аэродинамика, КИЭВ

      Самодельный ветрогенератор подчиняется тем же законам природы, что и заводской, рассчитанный на компьютере. И самодельщику основы его работы нужно понимать очень хорошо – в его распоряжении чаще всего нет дорогих суперсовременных материалов и технологического оборудования. Аэродинамика же ВСУ ох как непроста…

      Ветер и КИЭВ

      Для расчета серийных заводских ВСУ используется т. наз. плоская механистическая модель ветра. В ее основе следующие предположения:

      • Скорость и направление ветра постоянны в пределах эффективной поверхности ротора.
      • Воздух – сплошная среда.
      • Эффективная поверхность ротора равна ометаемой площади.
      • Энергия воздушного потока – чисто кинетическая.

      При таких условиях максимальную энергию единицы объема воздуха вычисляют по школьной формуле, полагая плотность воздуха при нормальных условиях 1,29 кг*куб. м. При скорости ветра 10 м/с один куб воздуха несет в себе 65 Дж, и с одного квадрата эффективной поверхности ротора можно, при 100% КПД всей ВСУ, снять 650 Вт. Это весьма упрощенный подход – все знают, что ветер идеально ровным не бывает. Но на это приходится идти, чтобы обеспечить повторяемость изделий – обычное в технике дело.

      Плоскую модель игнорировать не следует, она дает четкий минимум доступной энергии ветра. Но воздух, во-первых, сжимаем, во-вторых, очень текуч (динамическая вязкость всего 17,2 мкПа*с). Это значит, поток может обтекать ометаемую площадь, уменьшая эффективную поверхность и КИЭВ, что чаще всего и наблюдается. Но в принципе возможна и обратная ситуация: ветер стекается к ротору и площадь эффективной поверхности тогда окажется больше ометаемой, а КИЭВ – больше 1 относительно его же для плоского ветра.

      Приведем два примера. Первый – прогулочная, довольно тяжеловесная, яхта может идти не только против ветра, но и быстрее его. Ветер имеется в виду внешний; вымпельный ветер все равно должен быть быстрее, иначе как он судно потянет?

      Второй – классика авиационной истории. На испытаниях МИГ-19 оказалось, что перехватчик, который был на тонну тяжелее фронтового истребителя, по скорости разгоняется быстрее. С теми же движками в том же планере.

      Теоретики не знали, что и думать, и всерьез засомневались в законе сохранения энергии. В конце концов оказалось – дело в выступающем из воздухозаборника конусе обтекателя РЛС. От его носка к обечайке возникало уплотнение воздуха, как бы сгребавшее его со сторон к компрессорам двигателей. С тех пор ударные волны прочно вошли в теорию как полезные, и фантастические летные данные современных самолетов в немалой степени обусловлены их умелым использованием.

      Аэродинамика

      Развитие аэродинамики принято делить на две эпохи – до Н. Г. Жуковского и после. Его доклад «О присоединенных вихрях» от 15 ноября 1905 г. стал началом новой эры в авиации.

      До Жуковского летали на поставленных плашмя парусах: полагалось, что частицы набегающего потока отдают весь свой импульс передней кромке крыла. Это позволяло сразу избавиться от векторной величины – момента количества движения – порождавшей зубодробительную и чаще всего неаналитическую математику, перейти к куда более удобным скалярным чисто энергетическим соотношениям, и получить в итоге расчетное поле давления на несущую плоскость, более-менее похожее на настоящее.

      Такой механистический подход позволил создать аппараты, способные худо-бедно подняться в воздух и совершить перелет из одного места в другое, не обязательно грохнувшись на землю где-то по пути. Но стремление увеличить скорость, грузоподъемность и другие летные качества все больше выявляло несовершенство первоначальной аэродинамической теории.

      Идея Жуковского была такова: вдоль верхней и нижней поверхностей крыла воздух проходит разный путь. Из условия непрерывности среды (пузыри вакуума сами по себе в воздухе не образуются) следует, что скорости верхнего и нижнего потоков, сходящих с задней кромки, должны отличаться. Вследствие пусть малой, но конечной вязкости воздуха там из-за разности скоростей должен образоваться вихрь.

      Вихрь вращается, а закон сохранения количества движения, столь же непреложный, как и закон сохранения энергии, справедлив и для векторных величин, т.е. должен учитывать и направление движения. Поэтому тут же, на задней кромке, должен сформироваться противоположно вращающийся вихрь с таким же вращательным моментом. За счет чего? За счет энергии, вырабатываемой двигателем.

      Для практики авиации это означало революцию: выбрав соответствующий профиль крыла, можно было присоединенный вихрь пустить вокруг крыла в виде циркуляции Г, увеличивающей его подъемную силу. Т.е., затратив часть, а для больших скоростей и нагрузок на крыло – большую часть, мощности мотора, можно создать вокруг аппарата воздушный поток, позволяющий добиться лучших летных качеств.

      Это делало авиацию авиацией, а не частью воздухоплавания: теперь летательный аппарат мог сам создавать себе нужную для полета среду и не быть более игрушкой воздушных потоков. Нужен только двигатель помощнее, и еще и еще мощнее…

      Снова КИЭВ

      Но у ветряка мотора нет. Он, наоборот, должен отбирать энергию у ветра и давать ее потребителям. И здесь выходит – ноги вытащил, хвост увяз. Пустили слишком мало энергии ветра на собственную циркуляцию ротора – она будет слабой, тяга лопастей – малой, а КИЭВ и мощность – низкими. Отдадим на циркуляцию много – ротор при слабом ветре будет на холостом ходу крутиться как бешеный, но потребителям опять достается мало: чуть дали нагрузку, ротор затормозился, ветер сдул циркуляцию, и ротор стал.

      Закон сохранения энергии «золотую середину» дает как раз посерединке: 50% энергии даем в нагрузку, а на остальные 50% подкручиваем поток до оптимума. Практика подтверждает предположения: если КПД хорошего тянущего пропеллера составляет 75-80%, то КИЭВ так же тщательно рассчитанного и продутого в аэродинамической трубе лопастного ротора доходит до 38-40%, т.е. до половины от того, чего можно добиться при избытке энергии.

      Современность

      Ныне аэродинамика, вооруженная современной математикой и компьютерами, все более уходит от неизбежно что-то да упрощающих моделей к точному описанию поведения реального тела в реальном потоке. И тут, кроме генеральной линии – мощность, мощность, и еще раз мощность! – обнаруживаются пути побочные, но многообещающие как раз при ограниченном количестве поступающей в систему энергии.

      Известный авиатор-альтернативщик Пол Маккриди еще в 80-х создал самолет, с двумя моторчиками от бензопилы мощностью в 16 л.с. показавший 360 км/ч. Причем шасси его было трехопорным неубирающимся, а колеса – без обтекателей. Ни один из аппаратов Маккриди не вышел на линию и не встал на боевое дежурство, но два – один с поршневыми моторами и пропеллерами, а другой реактивный – впервые в истории облетели вокруг земного шара без посадки на одной заправке.

      Парусная яхта на подводных крыльях

      Парусная яхта на подводных крыльях

      Парусов, породивших изначальное крыло, развитие теории тоже коснулось весьма существенно. «Живая» аэродинамика позволила яхтам при ветре в 8 узл. встать на подводные крылья (см. рис.); чтобы разогнать такую громадину до нужной скорости гребным винтом, требуется двигатель не менее 100 л.с. Гоночные катамараны при таком же ветре ходят со скоростью около 30 узл. (55 км/ч).

      Есть и находки совершенно нетривиальные. Любители самого редкого и экстемального спорта – бейсджампинга – надев апециальный костюм-крыло, вингсьют, летают без мотора, маневрируя, на скорости более 200 км/ч (рис. справа), а затем плавно приземляются в заранее выбранном месте. В какой сказке люди летают сами по себе?

      Бейсджампер в видгсьюте

      Бейсджампер в видгсьюте

      Разрешились и многие загадки природы; в частности – полет жука. По классической аэродинамике, он летать не способен. Точно так же, как и родоначальник «стелсов» F-117 с его крылом ромбовидного профиля тоже не способен подняться в воздух. А МИГ-29 и Су-27, которые некоторое время могут лететь хвостом вперед, и вовсе ни в какие представления не укладываются.

      И почему тогда, занимаясь ветродвигателями, не забавой и не орудием уничтожения себе подобных, а источником жизненно важного ресурса, нужно плясать непременно от теории слабых потоков с ее моделью плоского ветра? Неужели не найдется возможности продвинуться дальше?

      Чего ожидать от классики?

      Однако от классики отказываться ни в коем случае не следует. Она дает основу, не оперевшись на которую нельзя подняться выше. Точно так же, как теория множеств не отменяет таблицу умножения, а от квантовой хромодинамики яблоки с деревьев вверх не улетят.

      Итак, на что можно рассчитывать при классическом подходе? Посмотрим на рисунок. Слева – типы роторов; они изображены условно. 1 – вертикальный карусельный, 2 – вертикальный ортогональный (ветряная турбина); 2-5 – лопастные роторы с разным количеством лопастей с оптимизированными профилями.

      Сравнение эффективности ВСУ разных типов

      Справа по горизонтальной оси отложена относительная скорость ротора, т.е., отношение линейной скорости лопасти к скорости ветра. По вертикальной вверх – КИЭВ. А вниз – опять же относительный крутящий момент. Единичным (100%) крутящим моментом считается такой, который создает насильно заторможенный в потоке ротор со 100% КИЭВ, т.е. когда вся энергия потока преобразуется во вращающее усилие.

      Такой подход позволяет делать далеко идущие выводы. Скажем, количество лопастей нужно выбирать не только и не столько по желательной скорости вращения: 3- и 4-лопастники сразу много теряют по КИЭВ и вращательному моменту по сравнению с хорошо работающими примерно в том же диапазоне скорстей 2- и 6-лопастниками. А внешне похожие карусель и ортогонал обладают принципиально разными свойствами.

      В целом же предпочтение следует отдавать лопастным роторам, кроме случаев, когда требуются предельная дешевизна, простота, необслуживаемый самозапуск без автоматики и невозможен подъем на мачту.

      Примечание: о парусных роторах поговорим особо – они, похоже, в классику не укладываются.

      Вертикалки

      ВСУ с вертикальной осью вращения имеют неоспоримое для быта преимущество: их узлы, требующие обслуживания, сосредоточены внизу и не нужен подъем наверх. Там остается, и то не всегда, упорно-опорный самоустанавливающийся подшипник, но он прочен и долговечен. Поэтому, проектируя простой ветрогенератор, отбор вариантов нужно начинать с вертикалок. Основные их типы представлены на рис.

      На первой позиции – самый простейший, чаще всего называемый ротором Савониуса. На самом деле его изобрели в 1924 г. в СССР Я. А. и А. А. Воронины, а финский промышленник Сигурд Савониус бессовестно присвоил себе изобретение, проигнорировав советское авторское свидетельство, и начал серийный выпуск. Но внедрение в судьбе изобретения значит очень много, поэтому мы, чтобы не ворошить прошлое и не тревожить прах усопших, назовем этот ветряк ротором Ворониных-Савониуса, или для краткости, ВС.

      ВС для самодельщика всем хорош, кроме «паровозного» КИЭВ в 10-18%. Однако в СССР над ним работали много, и наработки есть. Ниже мы рассмотрим усовершенствованную конструкцию, не намного более сложную, но по КИЭВ дающую фору лопастникам.

      Примечание: двухлопастный ВС не крутится, а дергается рывками; 4-лопастный лишь немного плавнее, но много теряет в КИЭВ. Для улучшения 4-«корытные» чаще всего разносят на два этажа – пара лопастей внизу, а другая пара, повернутая на 90 градусов по горизонтали, над ними. КИЭВ сохраняется, и боковые нагрузки на механику слабеют, но изгибные несколько возрастают, и при ветре более 25 м/с у такой ВСУ на древке, т.е. без растянутого вантами подшипника над ротором, «срывает башню».

      Дарье

      Следующий – ротор Дарье; КИЭВ – до 20%. Он еще проще: лопасти – из простой упругой ленты безо всякого профиля. Теория ротора Дарье еще недостаточно разработана. Ясно только, что начинает он раскручиваться за счет разности аэродинамического сопротивления горба и кармана ленты, а затем становится вроде как быстроходным, образуя собственную циркуляцию.

      Вращательный момент мал, а в стартовых положениях ротора параллельно и перпендикулярно ветру вообще отсутствует, поэтому самораскрутка возможна только при нечетном количестве лопастей (крыльев?) В любом случае на время раскрутки нагрузку от генератора нужно отключать.

      Есть у ротора Дарье еще два нехороших качества. Во-первых, при вращении вектор тяги лопасти описывает полный оборот относительно ее аэродинамического фокуса, и не плавно, а рывками. Поэтому ротор Дарье быстро разбивает свою механику даже при ровном ветре.

      Во-вторых, Дарье не то что шумит, а вопит и визжит, вплоть до того, что лента рвется. Происходит это вследствие ее вибрации. И чем больше лопастей, тем сильнее рев. Так что Дарье если и делают, то двухлопастными, из дорогих высокопрочных звукопоглощающих материалов (карбона, майлара), а для раскрутки посередине мачты-древка приспосабливают небольшой ВС.

      Ортогонал

      На поз. 3 – ортогональный вертикальный ротор с профилированными лопастями. Ортогональный потому, что крылья торчат вертикально. Переход от ВС к ортогоналу иллюстрирует рис. слева.

      Карусельный и ортогональный роторы

      Карусельный и ортогональный роторы

      Угол установки лопастей относительно касательной к окружности, касающейся аэродинамических фокусов крыльев, может быть как положительным (на рис.), так и отрицательным, сообразно силе ветра. Иногда лопасти делают поворотными и ставят на них флюгерки, автоматически держащие «альфу», но такие конструкции часто ломаются.

      Центральное тело (голубое на рис.) позволяет довести КИЭВ почти до 50% В трехлопастном ортогонале оно должно в разрезе иметь форму треугольника со слегка выпуклыми сторонами и скругленными углами, а при большем количестве лопастей достаточно простого цилиндра. Но теория для ортогонала оптимальное количество лопастей дает однозначно: их должно быть ровно 3.

      Ортогонал относится к быстроходным ветрякам с ОСС, т.е. обязательно требует раскрутки при вводе в эксплуатацию и после штиля. По ортогональной схеме выпускаются серийные необслуживаемые ВСУ мощностью до 20 кВт.

      Геликоид

      Геликоидный ротор, или ротор Горлова (поз. 4) – разновидность ортогонала, обеспечивающая равномерное вращение; ортогонал с прямыми крыльями «рвет» лишь немного слабее двухлопастного ВС. Изгиб лопастей по геликоиде позволяет избежать потерь КИЭВ из-за их кривизны. Хотя часть потока кривая лопасть и отбрасывает, не используя, но зато и загребает часть в зону наибольшей линейной скорости, компенсируя потери. Геликоиды используют реже прочих ветряков, т.к. они вследствие сложности изготовления оказываются дороже равных по качеству собратьев.

      Бочка-загребушка

      На 5 поз. – ротор типа ВС, окруженный направляющим аппаратом; его схема представлена на рис. справа. В промышленном исполнении встречается редко, т.к. дорогостоящий отвод земли не компенсирует прироста мощности, а материалоемкость и сложность производства велики. Но самодельщик, боящийся работы – уже не мастер, а потребитель, и, если нужно не более 0,5-1,5 кВт, то для него «бочка-загребушка» лакомый кусок:

      Вертикальный ротор с направляющим аппаратом

      Вертикальный ротор с направляющим аппаратом

      • Ротор такого типа абсолютно безопасен, бесшумен, не создает вибраций и может быть установлен где угодно, хоть на детской площадке.
      • Согнуть «корыта» из оцинковки и сварить каркас из труб – работа ерундовая.
      • Вращение – абсолютно равномерное, детали механики можно взять самые дешевые или из хлама.
      • Не боится ураганов – слишком сильный ветер не может протолкнуться в «бочку»; вокруг нее возникает обтекаемый вихревой кокон (мы с этим эффектом еще столкнемся).
      • А самое главное – поскольку поверхность «загребушки» в несколько раз больше таковой ротора внутри, КИЭВ может быть и сверхединичным, а вращательным момент уже при 3 м/с у «бочки» трехметрового диаметра такой, что генератору на 1 кВт с предельной нагрузкой, как говорится, лучше и не дергаться.

      Видео: ветрогенератор Ленца

      ВСУ Бирюкова

      В 60-х в СССР Е. С. Бирюков запатентовал карусельную ВСУ с КИЭВ 46%. Немного позже В. Блинов добился от конструкции на том же принципе КИЭВ 58%, но данных о ее испытаниях нет. А натурные испытания ВСУ Бирюкова были проведены сотрудниками журнала «Изобретатель и рационализатор». Двухэтажный ротор диаметром 0,75 м и высотой 2 м при свежем ветре раскручивал на полную мощность асинхронный генератор 1,2 кВт и выдерживал без поломки 30 м/с. Чертежи ВСУ Бирюкова приведены на рис.

      ВСУ Бирюкова

      1. ротор из кровельной оцинковки;
      2. самоустанавливающийся двухрядный шариковый подшипник;
      3. ванты – 5 мм стальной трос;
      4. ось-древко – стальная труба с толщиной стенок 1,5-2,5 мм;
      5. рычаги аэродинамического регулятора оборотов;
      6. лопасти регулятора оборотов – 3-4 мм фанера или листовой пластик;
      7. тяги регулятора оборотов;
      8. груз регулятора оборотов, его вес определяет частоту вращения;
      9. ведущий шкив – велосипедное колесо без шины с камерой;
      10. подпятник – упорно-опорный подшипник;
      11. ведомый шкив – штатный шкив генератора;
      12. генератор.

      Бирюков на свою ВСУ получил сразу несколько авторских свидетельств. Во-первых, обратите внимание на разрез ротора. При разгоне он работает подобно ВС, создавая большой стартовый момент. По мере раскрутки во внешних карманах лопастей создается вихревая подушка. С точки зрения ветра, лопасти становятся профилированными, и ротор превращается в быстроходный ортогонал, причем виртуальный профиль меняется соответственно силе ветра.

      Во-вторых, профилированный канал между лопастями в рабочем диапазоне скоростей работает как центральное тело. Если же ветер усиливается, то в нем также создается вихревая подушка, выходящая за пределы ротора. Возникает такой же вихревой кокон, как вокруг ВСУ с направляющим аппаратом. Энергия на его создание берется от ветра, и тому на поломку ветряка ее уже не хватает.

      В-третьих, регулятор оборотов предназначен прежде всего для турбины. Он держит ее обороты оптимальными с точки зрения КИЭВ. А оптимум частоты вращения генератора обеспечивается выбором передаточного отношения механики.

      Примечание: после публикаций в ИР за 1965 г. ВСУ Бирюкова канула в небытие. Ответа от инстанций автор так и не дождался. Судьба многих советских изобретений. Говорят, какой-то японец стал миллиардером, регулярно читая советские популярно-технические журналы и патентуя у себя все, заслуживающее внимания.

      Лопастники

      Как у сказано, по классике горизонтальный ветрогенератор с лопастным ротором – наилучший. Но, во-первых, ему нужен стабильный хотя бы средней силы ветер. Во-вторых, конструкция для самодельщика таит в себе немало подводных камней, из-за чего нередко плод долгих упорных трудов в лучшем случае освещает туалет, прихожую или крыльцо, а то и оказывается способен только раскрутить самого себя.

      Лопастный горизонтальный ветрогенератор

      По схемам на рис. рассмотрим подробнее; позиции:

      • Фиг. А:
      1. лопасти ротора;
      2. генератор;
      3. станина генератора;
      4. защитный флюгер (ураганная лопата);
      5. токосъемник;
      6. шасси;
      7. поворотный узел;
      8. рабочий флюгер;
      9. мачта;
      10. хомут под ванты.
      • Фиг. Б, вид сверху:
      1. защитный флюгер;
      2. рабочий флюгер;
      3. регулятор натяжения пружины защитного флюгера.
      • Фиг. Г, токосъемник:
      1. коллектор с медными неразрезными кольцевыми шинами;
      2. подпружиненные меднографитовые щетки.

      Примечание: ураганная защита для горизонтального лопастника диаметром более 1 м совершенно необходима, т.к. создать вокруг себя вихревой кокон он не способен. При меньших размерах можно добиться выносливости ротора до 30 м/с с лопастями из пропилена.

      Итак, где нас ждут «спотыки»?

      Лопасти

      Профилировка и крутка лопасти ВСУ

      Профилировка и крутка лопасти ВСУ

      Рассчитывать добиться мощности на валу генератора более 150-200 Вт на лопастях любого размаха, вырезанных из толстостенной пластиковой трубы, как часто советуют – надежды беспросветного дилетанта. Лопасть из трубы (если только она не настолько толстая, что используется просто как заготовка) будет иметь сегментный профиль, т.е. его верхняя, или обе поверхности будут дугами окружности.

      Сегментные профили пригодны для несжимаемой среды, скажем, для подводных крыльев или лопастей гребного винта. Для газов же нужна лопасть переменного профиля и шага, для примера см. рис.; размах – 2 м. Это будет сложное и трудоемкое изделие, требующее кропотливого расчета во всеоружии теории, продувок в трубе и натурных испытаний.

      Генератор

      При насадке ротора прямо на его вал штатный подшипник скоро разобьется – одинаковой нагрузки на все лопасти в ветряках не бывает. Нужен промежуточный вал со специальным опорным подшипником и механическая передача от него на генератор. Для больших ветряков опорный подшипник берут самоустанавливающийся двухрядный; в лучших моделях – трехъярусный, Фиг. Д на рис. выше. Такой позволяет валу ротора не только слегка изгибаться, но и немного смещаться из стороны в сторону или вверх-вниз.

      Примечание: на разработку опорного подшипника для ВСУ типа EuroWind ушло около 30 лет.

      Аварийный флюгер

      Принцип его работы показывает Фиг. В. Ветер, усиливаясь, давит на лопату, пружина растягивается, ротор перекашивается, обороты его падают и в конце концов он становится параллельно потоку. Вроде бы все хорошо, но – гладко было на бумаге…

      Попробуйте в ветреный день удержать за ручку параллельно ветру крышку от выварки или большой кастрюли. Только осторожно – вертлявая железяка может садануть по физиономbии так, что расквасит нос, рассечет губу, а то и выбьет глаз.

      Плоский ветер бывает только в теоретических выкладках и, с достаточной для практики точностью, в аэродинамических трубах. Реально же ураган ветряки с ураганной лопатой корежит больше, чем вовсе беззащитные. Лучше все-таки менять исковерканные лопасти, чем делать заново все. В промышленных установках – другое дело. Там шаг лопастей, по каждой в отдельности, отслеживает и регулирует автоматика под управлением бортового компьютера. И делаются они из сверхпрочных композитов, а не из водопроводных труб.

      Токосъемник

      Это – регулярно обслуживаемый узел. Любой энергетик знает, что коллектор со щетками нужно чистить, смазывать, регулировать. А мачта – из водопроводной трубы. Не залезешь, раз в месяц-два придется весь ветряк валить на землю и потом опять поднимать. Сколько он протянет от такой «профилактики»?

      Видео: лопастной ветрогенератор + солнечная панель для электроснабжения дачи

      Мини и микро

      Но с уменьшением размеров лопастника трудности падают по квадрату диаметра колеса. Изготовление горизонтальной лопастной ВСУ своими силами на мощность до 100 Вт уже возможно. Оптимальным будет 6-лопастный. При большем количестве лопастей диаметр ротора, рассчитанного на ту же мощность, будет меньше, но их окажется трудно прочно закрепить на ступице. Роторы о менее чем 6 лопастях можно не иметь в виду: 2-лопастнику на 100 Вт нужен ротор диаметром 6,34 м, а 4-лопастнику той же мощности – 4,5 м. Для 6-лопастного зависимость мощность – диаметр выражается следующим образом:

      • 10 Вт – 1,16 м.
      • 20 Вт – 1,64 м.
      • 30 Вт – 2 м.
      • 40 Вт – 2,32 м.
      • 50 Вт – 2,6 м.
      • 60 Вт – 2,84 м.
      • 70 Вт – 3,08 м.
      • 80 Вт – 3,28 м.
      • 90 Вт – 3,48 м.
      • 100 Вт – 3,68 м.
      • 300 Вт – 6,34 м.

      Оптимальным будет рассчитывать на мощность 10-20 Вт. Во-первых, лопасть из пластика размахом более 0,8 м без дополнительных мер защиты не выдержит ветер более 20 м/с. Во-вторых, при размахе лопасти до тех же 0,8 м линейная скорость ее концов не превысит скорость ветра более чем втрое, и требования к профилировке с круткой снижаются на порядки; здесь уже вполне удовлетворительно будет работать «корытце» с сегментным профилем из трубы, поз. Б на рис. А 10-20 Вт обеспечат питание планшетки, подзарядку смартфона или засветят лампочку-экономку.

      Мини- и микроветрогенераторы

      Мини- и микроветрогенераторы

      Далее, выбираем генератор. Отлично подойдет китайский моторчик – ступица колеса для электровелосипедов, поз. 1 на рис. Его мощность как мотора – 200-300 Вт, но в режиме генератора он даст примерно до 100 Вт. Но подойдет ли он нам по оборотам?

      Показатель быстроходности z для 6 лопастей равен 3. Формула для расчета скорости вращения под нагрузкой – N = v/l*z*60, где N – частота вращения, 1/мин, v – скорость ветра, а l – длина окружности ротора. При размахе лопасти 0,8 м и ветре 5 м/с получаем 72 об/мин; при 20 м/с – 288 об/мин. Примерно с такой же скоростью вращается и велосипедное колесо, так что свои 10-20 Вт от генератора, способного дать 100, мы уж снимем. Можно ротор сажать прямо на его вал.

      Но тут возникает следующая проблема: мы, потратив немало труда и денег, хотя бы на моторчик, получили… игрушку! Что такое 10-20, ну, 50 Вт? А лопастный ветряк, способный запитать хотя бы телевизор, дома не сделаешь. Нельзя ли купить готовый мини-ветрогенератор, и не обойдется ли он дешевле? Еще как можно, и еще как дешевле, см. поз. 4 и 5. Кроме того, он будет еще и мобильным. Поставил на пенек – и пользуйся.

      Второй вариант – если где-то валяется шаговый двигатель от старого 5- или 8-дюймового дисковода, или от привода бумаги или каретки негодного струйного или матричного принтера. Он может работать как генератор, и приделать к нему карусельный ротор из консервных банок (поз. 6) проще, чем собирать конструкцию наподобие показанной на поз. 3.

      В целом по «лопастникам» вывод однозначен: самодельные – скорее для того, чтобы помастерить всласть, но не для реальной долговременной энергоотдачи.

      Видео: простейший ветрогенератор для освещения дачи

      Парусники

      Парусные ветрогенераторы

      Парусный ветрогенератор известен давно, но мягкие полотнища его лопастей (см. рис.) начали делать с появлением высокопрочных износостойких синтетических тканей и пленок. Многолопастные ветряки с жесткими парусами широко разошлись по миру как привод маломощных автоматических водокачек, но их техданные ниже даже чем у каруселей.

      Однако мягкий парус как крыло ветряка, похоже, оказался не так-то прост. Дело не в ветроустойчивости (производители не ограничивают максимально допустимую скорость ветра): яхсменам-парусникам и так известно, что ветру разорвать полотнище бермудского паруса практически невозможно. Скорее шкот вырвет, или мачту сломает, или вся посудина сделает «поворот оверкиль». Дело в энергетике.

      К сожалению, точных данных испытаний не удается найти. По отзывам пользователей удалось составить «синтетические» зависимости для установки ВЭУ-4.380/220.50 таганрогского производства с диаметром ветроколеса 5 м, массой ветроголовки 160 кг и частотой вращения до 40 1/мин; они представлены на рис.

      Характеристики ВЭУ-4.380/220.50

      Разумеется, ручательств за 100% достоверность быть не может, но и так видно, что плоско-механистической моделью тут и не пахнет. Никак не может 5-метровое колесо на плоском ветре в 3 м/с дать около 1 кВт, при 7 м/с выйти на плато по мощности и далее держать ее до жестокого шторма. Производители, кстати, заявляют, что номинальные 4 кВт можно получить и при 3 м/с, но при установке их силами по результатам исследований местной аэрологии.

      Количественной теории также не обнаруживается; пояснения разработчиков маловразумительны. Однако, поскольку таганрогские ВЭУ народ покупает, и они работают, остается предположить, что заявленные коническая циркуляция и пропульсивный эффект – не фикция. Во всяком случае, возможны.

      Тогда, выходит, ПЕРЕД ротором, по закону сохранения импульса, должен возникнуть тоже конический вихрь, но расширяющийся и медленный. И такая воронка будет сгонять ветер к ротору, его эффективная поверхность получится больше ометаемой, а КИЭВ – сверхединичным.

      Пролить свет на этот вопрос могли бы натурные измерения поля давления перед ротором, хотя бы бытовым анероидом. Если оно окажется выше, чем с боков в стороне, то, действительно, парусные ВСУ работают, как жук летает.

      Самодельный генератор

      Из сказанного выше ясно, что самодельщикам лучше браться или за вертикалки, или за парусники. Но те и другие очень медленные, а передача на быстроходный генератор – лишняя работа, лишние затраты и потери. Можно ли сделать эффективный тихоходный электрогенератор самому?

      Да, можно, на магнитах из ниобиевого сплава, т. наз. супермагнитах. Процесс изготовления основных деталей показан на рис. Катушки – каждая из 55 витков медного 1 мм провода в термостойкой высокопрочной эмалевой изоляции, ПЭММ, ПЭТВ и т.п. Высота обмоток – 9 мм.

      Детали самодельного генератора на супермагнитах

      Детали самодельного генератора на супермагнитах

      Обратите внимание на пазы под шпонки в половинах ротора. Они должны быть расположены так, чтобы магниты (они приклеиваются к магнитопроводу эпоксидкой или акрилом) после сборки сошлись разноименными полюсами. «Блины» (магнитопроводы) должны быть изготовлены из магнитомягкого ферромагнетика; подойдет обычная конструкционная сталь. Толщина «блинов» – не менее 6 мм.

      Вообще-то лучше купить магниты с осевым отверстием и притянуть их винтами; супермагниты притягиваются со страшной силой. По этой же причине на вал между «блинами» надевается цилиндрическая проставка высотой 12 мм.

      Обмотки, составляющие секции статора, соединяются по схемам, также приведенным на рис. Спаянные концы не должны быть натянуты, но должны образовывать петли, иначе эпоксидка, которой будет залит статор, застывая, может порвать провода.

      Заливают статор в изложнице до толщины 10 мм. Центрировать и балансировать не нужно, статор не вращается. Зазор между ротором и статором – по 1 мм с каждой стороны. Статор в корпусе генератора нужно надежно зафиксировать не только от смещения по оси, но и от проворачивания; сильное магнитное поле при токе в нагрузке будет тянуть его за собой.

      Видео: генератор для ветряка своими руками

      Вывод

      И что же мы имеем напоследок? Интерес к «лопастникам» объясняется скорее их эффектным внешним видом, чем действительными эксплуатационными качествами в самодельном исполнении и на малых мощностях. Самодельная карусельная ВСУ даст «дежурную» мощность для зарядки автоаккумулятора или энергоснабжения небольшого дома.

      А вот с парусными ВСУ стоит поэкспериментировать мастерам с творческой жилкой, особенно в мини-исполнении, с колесом 1-2 м диаметром. Если предположения разработчиков верны, то с такого можно будет снять, посредством описанного выше китайского движка-генератора, все его 200-300 Вт.

      Сделать же каркас (рангоут) для парусного ротора несложно. Кроме того, парусные ВСУ безопасны, а звуков от них, инфра- и слышимых, не обнаруживается. И высоко понимать ротор не нужно, достаточно одного диаметра колеса.

      Источник http://stdpro.ru/instructions/samodelnyi-vetryak-dlya-doma-samodelnyi-vetrogenerator-dlya.html

      Источник http://inlaber.ru/kak-sdelat-vetryak-svoimi-rukami-iz-plastikovyh-butylok-vetryak-iz/

      Источник http://vopros-remont.ru/elektrika/samodelnyj-vetryak/