Как сделать ветрогенератор для дома своими руками

Ветрогенератор — это устройство, преобразующее кинетическую энергию ветра в электрическую.

Условно они делятся на две категории: промышленные и для частного использования.

Установкой первых занимается государство или крупные энергокорпорации.

Главной отличительной чертой таких установок является отсутствие как сырья, так и отходов.

Необходимое условие для их бесперебойной работы — высокий уровень ветра, при котором может достигаться мощность до 6 МВт.

Ветрогенераторы бывают двух типов: классические, оборудованные воздушным винтом и требующие поворота при изменении направления ветра и роторные, работающие, независимо от его направления.

Использование ветрогенератора в домашнем хозяйстве будет более экономным при условии выработки им постоянного или переменного тока, с последующим преобразованием его, с использованием ТЭНов, в тепло или для получения горячей воды.

Конструкция, собранная своими руками, должна отвечать требованиям надёжности и безопасности.

Работы по её созданию состоят из нескольких этапов:

    • Выбор мощности

Зависит от количество лопастей, диаметра ветроколеса крыльчатого и скорости ветра.

За основу берётся наименьшее его значение — 4 м/сек.

Такая небольшая скорость ветра характерна для большинства районов равнинной местности.

  • Конструкция

Основным её элементом является ветряное колесо, преобразующее энергию ветра в механическую энергию.

Роторный ветрогенератор

Конструкция оказывает влияющее значение при выборе генератора электрического тока и на все остальные узлы самодельной электростанции.

Так, лопасти, в зависимости от типа бывают двух видов:

    • Парусные, обладающие высоким аэродинамическим сопротивлением, возрастающим с увеличением угла атаки.

Что приводит к образованию за ней зоны пониженного давления, в следствие чего парусные лопасти становятся неэффективными ветровыми движителями.

  • Крыльчатые.

Имеют форму крыла самолёта, обеспечивающую минимальные потери от трения.

При этом, оптимальный угол атаки должен быть не более 12 градусов, когда при достаточно высоком давлении ветра, прирост мощности способен покрыть рост аэродинамических потерь.

Таким образом, ветрогенераторы, оборудованные крыльчатыми колёсами (роторные), в отличие от вертикально-осевых, обладают более высоким коэффициентом использования энергии ветра при достаточно низкой их материалоёмкости, их чаще всего изготавливают своими руками.




Установка с лопастями крыльчатого типа и с горизонтально расположенной осью вращения имеют наиболее высокий КИЭВ при минимальном расходе материалов.

Это самая распространённая конструкция, применяемая в промышленных ветровых установках и установках, используемых в частных домовладениях.

Основное внимание при создании ветроколеса, необходимо обратить на количество лопастей: так, быстроходные двух- и трёхлопастные обладают достаточно широким рядом существенных недостатков:

  1. Значительно увеличивается нагрузка на ось генератора, на крепления и мачту, что может привести к разрыву лопастей. Это обусловлено их высокой скоростью вращения — более 200 м/с (скорость летящей пули 150м/с).
  2. Большая сила трения лопастей о воздух. Именно для снижения этого показателя лопасти должны повторять форму самолётного крыла.
  3. Сильный шум при вращении, что не позволяет устанавливать его вблизи жилых построек.
  4. Высокая вибрация, создающая трудности при балансировке ветрогенератора.

Оптимальный вариант — ветряк, диаметром 2 метра, оборудованный 5-ю лопастями.

Электрогенератор

Ветрогенератор своими руками самостоятельно

Главным показателем при его выборе служит частота вращения ветроколеса.

Изготовить генератор для ветрогенератора своими руками довольно сложно.




Наиболее подходящий и доступный вариант — приобрести веломотор, бесколлекторный двигатель, который не требует замены щёток.

Его достоинством являются низкие рабочие обороты, позволяющие ему заменять собой генератор.

А наличие в конструкции постоянных магнитов, обеспечит быстрое его возбуждение.

Оптимальный вариант — использование двигателя мощностью 240 Вт, где максимальное число оборотов составляет 229 об/мин.

Как собрать ветрогенератор своими руками

Лопасти нетрогенератора своими руками

Сборка своими руками начинается с изготовления лопастей для ветрогенератора.

Лучшим материалом для их изготовления является пластиковая труба — достаточно прочная и влагостойкая.

Обычное применение таких труб — создание канализации или напорного водопровода, с толщиной стенки 4 мм и диаметром 160 мм (SDR PN 6.3).

Длина каждой лопасти составляет 1 м.

Бумажный шаблон приложить его трубе, обвести контуры и вырезать лопасти — 5 штук.

Для повышения КИЭВ и уменьшения шума при их вращении, необходимо отшлифовать все шершавые поверхности и обточить острые углы и края.

Креплением лопастей к корпусу может служить головка ветродвигателя (6—10-ти мм диск из мягкой стали).

К нему необходимо приварить 5 стальных полос (толщина 12 мм, длина 30см), с заранее просверленными отверстиями.

Крепление происходит с использованием болтов с контргайками.

Готовое колесо необходимо отбалансировать: горизонтально закрепить его на высоте в закрытом помещении и провести наблюдение за поведением лопастей.

В случае самопроизвольного движения лопасти, её необходимо сточить с конца, тем самым уравновесить в любом положении.

Лопасти сбалансированного ветроколеса должны находиться в одном положении и самопроизвольно не поворачиваться.

Далее необходимо устранить перекос лопастей, если таковой имеется.

Чтобы его определить, необходимо замерить расстояние от одной из лопастей до ближайшего предмета, после чего, поворачивая колесо, замерять расстояние до предмета от каждой лопасти.

Погрешность не должна быть более 2 мм.

Для устранения перекоса, следует подогнуть стальную полосу, к которой лопасть крепится.

Крепление веломотора к раме (отрезок швеллера необходимой ширины) производится с двух сторон, что поможет ему выдержать значительные нагрузки при эксплуатации.

Для предотвращения прокручивания вала в станине, его закрепляют гайкой с контршайбой.

Ветрогенератор - электрогенератор

Токоприёмник служит для предотвращения обрыва проводов.

Для его изготовления необходимо на готовом поворотном механизме разместить медные контакты с припаянными проводами, закрыть их небольшой пластиковой ёмкостью и залить эпоксидной смолой.

После её затвердевания сточить деталь до появления контактов.

Поворотный узел обеспечивает свободный поворот ветрогенератора по ветру, сила которого не превышает 8—10 м/с.

Надёжной его защитой от ураганного ветра служит достаточно простое устройство — боковая лопата.

Изготавливается она, как и оперение, из профильной трубы 20х40х2,5 мм и стального листа тощиной не более 2 мм.

Электрическая схема, используемая при создании ветрогенератора, схожа с элетросистемой трактора или автомобиля, ее также несложно сделать своими руками.

Её мощность определяет эксплуатационные возможности ветрогенератора.

Мачта представляет собой металлическую трубу диаметром не менее 115 мм и длиной более 6 м для открытой местности.

Если ветрогенератор устанавливается среди домов, высота мачты, изготовленной своими руками, должна не менее, чем на 1 м превышать их высоту.

В противном случае, ощутимо снизится выработка электроэнергии.

Правила, которым нужно следовать для продуктивной работы ветрогенератора:

  • После двух недель использования, необходимо опустить его и проверить надёжность креплений.
  • Дважды в год производить смазку всех подшипников.
  • Устранять возникающие неполадки при первых их появлениях.
  • Каждые 2—3 года производить окраску металлических деталей.

Всё! Ветряк готов к работе.

С его помощью энергообеспечение любого домовладения может стать полностью автономным, причём, с достаточно большим электропотреблением.