Создание и установка ветрогенератора
Ветряная установка
- Первоначально требуется изготовить ветрогенератор роторного типа. Диаметр ротора напрямую зависит от средней скорости ветра в течение года. Ротор представляет собой конструкцию в виде цилиндра, лопасти у которой в сечении выглядят как дуги. Для изготовления используют листовой металл, изогнутый в виде дуги. К верхнему и нижнему диску крепятся лопасти с помощью заклепок и уголков. К нижнему диску требуется прикрепить фланец. Он предназначен для присоединения лопастей к ротору.
- Нужно взять ведро, разметить его карандашом на 4 части, аккуратно разрезать не до конца. В дне подготовить отверстия для болтов так, чтобы ось генератора была четко в центре днища ведра. Сделанные из стенок ведра лопасти нужно отогнуть под требуемым углом – в зависимости от направления и интенсивности ветра. Чем больше изгиб лопастей, тем больше скорость вращения устройства, однако и устройство быстрее может выйти из строя.
- После чего видоизмененное ведро, а именно его дно, нужно прикрепить к шкиву с помощью болтов. Места соединения нужно выбирать очень тщательно – неправильное крепление приведет к необходимости постоянно корректировать положение лопастей и регулировать вращение, что затруднительно сделать на уже установленном на мачту ветрогенераторе.
- Провода требуется присоединить к генератору. Если провод не разноцветный, то желательно обозначить разноцветными ярлычками положение проводов и их маркировку.
- После подсоединения проводов к генератору необходимо собрать цепь в распределительной коробке. Подготовленный таким образом генератор следует прикрепить на мачту, после чего провода нужно прикрепить как к генератору, так и к мачте. Генератор требуется подсоединить в цепь, а после него и аккумулятор. Нагрузку необходимо подключить, используя провода с сечением не менее 4 мм².
Монтаж несущей конструкции и лопастей
При возведении вертикального ветряка для дома своими руками, особое внимание уделяется основе всей конструкции, так как сам агрегат следует поднять как можно выше над землей. Это потребует более серьезных финансовых вложений, но сэкономленная энергия, со временем окупит эти затраты
Чем выше конструкция, тем выше скорость ветра, следовательно, для устройства с большими габаритами и весом, требуется подготовка фундамента.
Данная установка требует основательного укрепления и надежного основания
Лопасти у любого вида устройства следует крепить под определенным углом, как у вертикальных, так и у горизонтальных устройств.
Расположение лопастей у горизонтального агрегата
Чертеж направления лопастей вертикального устройства
Лопасти небольшого прибора, выполненные из пластика. Видно, что точно своими руками
На что способна ветроустановка?
В измерении расстояния самой малой единицей будем считать сантиметр, хотя есть миллиметр, микрон и т.д. Мощность электротока измеряется в ваттах. Это самая малая единица, как сантиметр в расстоянии. Поэтому пользуются киловаттами (1000 ватт). Выработка и потребление энергии измеряется и по времени – 1 час. Итак, мы пришли к сокровенному измерению – (квт/ч). Отсюда и танцуем.
Сколько же может дать ветрогенератор из автогенератора, сделанный собственными руками? 100 — ваттовая лампочка за 10 часов работы расходует 1 квт/ч . Теперь представим себе такую картину. Вы спите – установка при ветре работает. Проснулись и бодрствуете, но не пользуетесь электричеством – ветряк продолжает на вас работать. Вы включили телевизор и начали потреблять энергию – ветряк какую-то часть компенсирует. И вдруг ветер стихает и совсем прекратился. Вот тут-то и пошло-поехало! Энергия идёт только из аккумулятора.
Здесь уже потребуется мощный инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный и подающий её на точки потребления. Если даже ветрогенератор не настолько сильный, чтобы дать нужную мощность, зато по продолжительности работы он достаточно накапливает энергию. И здесь решающее значение имеет ёмкость аккумулятора. Принцип старый, как мир: сколько накопишь, столько и возьмёшь.
Переходим к более точным расчётам. Нам всем интересно знать, сможет ли сделанный нами ветрогенератор из автомобильного генератора потянуть все потребители энергии, которые есть в доме. Потребление энергии одной лампочки мы уже знаем и теперь нетрудно посчитать, сколько их. С учётом того, что теперь мы всё больше пользуемся энергосберегающими потребителями. А на остальных потребителях (стиральной машине, кухонном комбайне, посудомойке, электродрели и т.п.) указано количество потребляемой мощности.Считаем, но при этом учитываем, что не все же одновременно приборы мы включаем. А то получится, что и мощной гидростанции будет недостаточно.
Расчёт мощности установки простой до безобразия. Она зависит от напора ветра и площади вращения винта, или площади лопастей, в которые ударяет ветер. Начинает «просыпаться» установка при ветерке 2м/сек, а наиболее продуктивная её работа при ветре 10-12 м/сек.
Итак, считаем. Специальная литература предлагает несколько формул подсчёта мощности ветроустановок. Возьмём самую простую. Они мало чем отличаются и результаты подсчёта незначительны один от другого. Покажем формулу не в условно-буквенном выражении, а в словесном.
Мощность равна площади винта, помноженной на 0,6, полученное число снова умножаем на скорость ветра в кубе. Вот и вся формула. Сравниваем с нашим «аппетитом». Если такая установка обеспечит необходимой энергией – устанавливаем. Если нет, то ставим несколько малых ветрогенераторов, или монтируем гибридную установку, подкрепив её солнечными батареями.
«Золотая» цифра потребления электроэнергии средней семьи 360 квт/ч в месяц. Средняя нагрузка 0,5 квт, а пиковая, самая напряжённая, когда включено много приборов, составляет 5 квт/ч. Значит, ваш 5-киловаттный ветрогенератор сможет потянуть нагрузку. А если круглосуточно работают отопительные батареи – то при месячном потреблении 700 квт/ч и выше такая установка при слабых ветрах уже не потянет.
В.Ильин
Видео на тему создания генератора из асинхронного двигателя:
https://youtube.com/watch?v=5I6GlVd-eCk
Как устроена ветровая электростанция
Ветровая электростанция — это комплекс оборудования, составленный из нескольких узлов:
- крыльчатка, или ветряк — это устройство для преобразования энергии воздушных потоков во вращательное движение;
- генератор, вырабатывающий электроэнергию от вращения с помощью привода от ветряка;
- аккумуляторные батареи, накаливающие заряд для отдачи его потребителям;
- комплекс приборов и аппаратуры для преобразования полученной энергии в нужное состояние (напряжение, постоянный/переменный ток, частота и т. п.).
Каждый из этих узлов выполняет свою задачу и является абсолютно необходимым элементом. Есть небольшие установки с упрощенным составом, но они ограничены в функционале и используются только для решения небольших локальных задач (например, для освещения дорожек или служебных помещения).
Схема работы ВЭС:
- Крыльчатка вращается и передает движение на ось генератора;
- Генератор вырабатывает электроэнергию и заряжает аккумуляторные батареи (АКБ);
- Заряд АКБ регулируется контроллером напряжения (прибор, регулирующий и распределяющий нагрузки, а также исключающий возникновение критических состояний АКБ — перезаряд или переразряд);
- Аккумуляторные батареи отдают заряд на преобразователь тока (инвертор-преобразователь), которые выдает стандартный переменный ток с напряжением 230 В и частотой 50 Гц.
Иногда используют схему питания потребителей напрямую от аккумулятора. Это позволяет значительно уменьшить стоимость всей установки (инвертор тока стоит довольно дорого). Однако, на выходе получается постоянный ток с напряжением, зависящим от состояния и уровня заряда аккумулятора. Как правило, такие схемы используются только для освещения и встречаются обычно в дачных поселках.
Ключевые узлы
Как говорилось, ветряной генератор можно сделать в домашних условиях. Надо подготовить определенные узлы для его надежного функционирования. Они включают:
- Лопасти. Изготавливать их можно из разных материалов.
- Генератор. Его тоже можно собрать собственноручно или же купить готовый.
- Хвостовая зона. Используется для движения лопастей по направлению вектора, обеспечивая предельно возможный КПД.
- Мультипликатор. Увеличивает скорость вращения ротора.
- Мачта для крепежа. Она играет роль элемента, на котором зафиксированы все указанные узлы.
- Натяжные тросы. Необходимы для фиксации конструкции в целом и защиты от разрушения под воздействием ветра.
- Аккумулятор, инвертор и контроллер заряда. Способствуют преобразованию, стабилизации энергии и ее накапливанию.
Новичкам следует рассматривать простые схемы роторного ветрогенератора.
Окончание сборки ветряной установки
Для изготовления рамы генератора используется профильная труба, для хвоста – оцинкованная жесть. Конструкция поворотной оси состоит из трубки с двумя подшипниками. Крепление генератора к мачте осуществляется таким образом, чтобы расстояние от мачты до лопастей составляло не менее 25 см. В целях обеспечения безопасной сборки и монтажа, все работы следует выполнять в безветренную погоду. Сильный ветер может погнуть лопасти, и они разобьются о мачту.
Если для питания потребителей, работающих от сети 220 вольт, планируется использовать аккумуляторы, то в этом случае потребуется установка инвертора, выполняющего преобразование напряжения. Емкость аккумуляторной батареи подбирается в зависимости от технических характеристик генератора. На этот показатель оказывают влияние скорость ветра в данной местности, общая мощность подключаемых потребителей и частота их использования.
Для того чтобы предотвратить выход аккумуляторов из строя под влиянием чрезмерной зарядки, необходимо использовать контроллер напряжения, который бывает самодельный или заводского изготовления. Готовый ветряной генератор необходимо периодически обслуживать и своевременно производить регламентные работы.
Автомобильный инвертор с 12 на 220
АВР для генератора
Электромагнитный генератор
Генератор переменного тока: принцип работы
Генератор Тесла
Устройство генератора: принцип работы
Ветровое колесо
Лопасти, пожалуй, самая важная часть ветрогенератора. От конструкции будет зависеть работа остальных узлов устройства. Изготавливают их из разных материалов. Даже из пластиковой канализационной трубы. Лопасти из трубы просты в изготовлении, стоят дёшево и не подвержены воздействию влаги. Порядок изготовления ветроколеса следующий:
- Необходимо рассчитать длину лопасти. Диаметр трубы должен быть равен 1/5 от общего метража. К примеру, если лопасть будет метровая, то подойдёт труба диаметром 20 см.
- Разрезаем трубу лобзиком вдоль на 4 части.
- Из одной части изготавливаем крыло, которое послужит шаблоном для вырезания последующих лопастников.
- Заусенца на краях сглаживаем абразивом.
- Лопасти фиксируют к алюминиевому диску с приваренными полосами для крепления.
- Далее к этому диску прикручивается генератор.
Лопасти для ветрового колеса После сборки ветроколесо нуждается в балансировке. Его закрепляют на штативе горизонтально. Операцию проводят в закрытом от ветра помещении. В случае правильно проведённой балансировки колесо не должно двигаться. Если же лопасти вращаются сами, то их требуется подточить до придания равновесия всей конструкции.
Только после успешного завершения данной процедуры следует перейти к проверке точности вращения лопастей, они должны крутиться в одной плоскости без перекоса. Допускается погрешность в 2 мм.
Схема сборки генератора
Ветровое колесо
Лопасти, пожалуй, самая важная часть ветрогенератора. От конструкции будет зависеть работа остальных узлов устройства. Изготавливают их из разных материалов. Даже из пластиковой канализационной трубы. Лопасти из трубы просты в изготовлении, стоят дёшево и не подвержены воздействию влаги. Порядок изготовления ветроколеса следующий:
- Необходимо рассчитать длину лопасти. Диаметр трубы должен быть равен 1/5 от общего метража. К примеру, если лопасть будет метровая, то подойдёт труба диаметром 20 см.
- Разрезаем трубу лобзиком вдоль на 4 части.
- Из одной части изготавливаем крыло, которое послужит шаблоном для вырезания последующих лопастников.
- Заусенца на краях сглаживаем абразивом.
- Лопасти фиксируют к алюминиевому диску с приваренными полосами для крепления.
- Далее к этому диску прикручивается генератор.
Лопасти для ветрового колеса
После сборки ветроколесо нуждается в балансировке. Его закрепляют на штативе горизонтально. Операцию проводят в закрытом от ветра помещении. В случае правильно проведённой балансировки колесо не должно двигаться. Если же лопасти вращаются сами, то их требуется подточить до придания равновесия всей конструкции.
Только после успешного завершения данной процедуры следует перейти к проверке точности вращения лопастей, они должны крутиться в одной плоскости без перекоса. Допускается погрешность в 2 мм.
Схема сборки генератора
Принцип работы и виды ветряного генератора
Самостоятельно сделать ветряк можно только при понимании его устройства. Прообраз этого агрегата — старинная ветряная мельница. При давлении потоков воздуха на ее крылья в движение приходил вал, который и передавал вращающий момент на оборудование мельницы.
В ветряных установках для производства электричества применяется тот же принцип использования энергии ветра для вращения ротора:
- Движение лопастей при воздействии ветра заставляет вращаться первичный вал с редуктором. Крутящий момент передается на вторичный вал (ротор) генератора, снабженный 12 магнитами. В результате его вращения в статорном кольце возникает переменный ток.
- Эта разновидность электроэнергии не может зарядить аккумуляторы без специального устройства — контроллера (выпрямителя). Прибор переводит переменный ток в постоянный, позволяя аккумулировать его, чтобы бытовая техника могла работать без перебоев. Контроллер выполняет и другую функцию: вовремя прекращает зарядку АКБ, а избыток вырабатываемой ветряком энергии переводит в агрегаты, потребляющие большое ее количество (например, к ТЭНам для отопления дома)
- Чтобы обеспечить подачу напряжения в 220 В, ток подается с аккумуляторов в инвертор, а затем уже поступает к точкам потребления электроэнергии.
Чтобы лопасти всегда занимали лучшее положение для взаимодействия с ветром, на крыльчатых устройствах устанавливают хвост, который позволяет повернуть пропеллер к ветру. Заводские модели ветряков имеют тормозные устройства или дополнительные схемы для складывания хвоста либо увода лопастей от ударов ветра при неблагоприятной погоде.
Выделяют несколько видов ветрогенераторов, классифицируя их по количеству и материалу лопастей или шагу винта. Но основное деление происходит по расположению оси или первичного вала:
- Горизонтальный тип подразумевает расположение вала параллельно поверхности земли. Такие генераторы называют крыльчатыми.
- У вертикальных ветряков ось расположена перпендикулярно горизонту, а плоскости расположены вокруг нее. Вертикальные генераторы могут носить наименование ортогональных или карусельных.
Независимо от расположения оси вращения принцип работы агрегата остается одинаковым.
Модели ветряков могут иметь пропеллер либо ветроколесо из 2, 3 или нескольких лопастей. Считается, что многолопастные устройства способны вырабатывать ток при небольшом ветре, а пропеллерам с 2-3 крыльями необходим поток воздуха большей силы
При выборе модели необходимо учесть и важное правило о том, что каждая лопасть создает сопротивление потоку ветра и уменьшает скорость вращения, поэтому раскрутить многолопастное колесо до рабочей скорости достаточно сложно
Среди разновидностей ветряков встречаются парусные и жесткие. Эти наименования обозначают материал, из которого изготовлены крылья. При самостоятельной сборке парусный тип будет проще и экономичнее, но лопасти из пластичного материала (ткани, пленки и пр.) не отличаются прочностью и износостойкостью.
Изготовление из ступицы
Самым разрекламированным среди всех вариантов является обычный самодельный дисковый генератор для ветряка, который создается с использованием неодимовых магнитов. Главными его преимуществами являются: простота сборки, не требует особых знаний, возможность не придерживаться точных параметров. Даже если будут допущены ошибки — это не страшно, так как в любом случае ветряком вырабатывается электричество и его можно довести до ума с приходом практики.
Итак, для начала нам нужно подготовить основные элементы для сборки ветрогенератора:
- ступица;
- тормозные диски;
- неодимовые магниты 30х10 мм;
- медная лакированная проволока диаметром 1,35 мм;
- клей;
- фанера;
- стеклоткань;
- эпоксидная или полиэфирная смола.
Самодельные дисковые генераторы делаются на основе ступицы и двух тормозных дисков от ВАЗ 2108. Можно с уверенностью говорить, что практически у любого хозяина найдутся в гараже эти части автомобиля.
Неомагниты можно применять любой формы. Старайтесь заполнять полностью все колесо с минимальными зазорами между элементами. Катушки требуется наматывать так, чтобы общее количество витков было в пределах 1000-1200. Это даст возможность генератору выдавать при 200 об/мин 30 В и 6 А. Также будет значительно лучше делать их овальными, а не круглыми. Ветровой электрогенератор станет более мощным благодаря такому решению.
=»Неомагниты для ветрогенератора» width=»640″ height=»480″ class=»aligncenter size-full wp-image-697″ />
Что касается статора нашего будущего генератора для ветряка, то его толщина обязательно должна быть меньше, чем размер магнитов, например, если магниты имеют толщину 10 мм, то статор лучше всего выполнить 8 мм (по 1 мм зазора оставить). Размеры дисков же должны быть больше толщины магнитов. Все дело в том, что через железо все магниты подпитывают друг друга и чтобы вся сила уходила именно в полезную работу требуется выполнять это условие. Если учитывать это, делая электрогенератор своими руками, то можно немного повысить его эффективность.
Дополнительное электрооборудование
Как уже было сказано выше, неотъемлемой частью ветряной электростанции является аккумулятор, берущий на себя питание потребителей. при его выборе нужно помнить, что чем больше его емкость, тем дольше он сможет поддерживать напряжение в сети, но при этом и дольше будет заряжаться. Приблизительное время работы можно определить как то время, за которое исчерпается половина емкости аккумулятора (после этого падение напряжения станет уже ощутимым, кроме того, глубокий разряд снижает ресурс свинцово-кислотных батарей).
Пример: Так, аккумулятор емкостью 65 А*ч условно сможет отдавать в нагрузку 30-35 ампер-часов энергии. Много это или мало? Обычная лампа освещения мощностью 60 ватт потребует, с учетом наличия инвертора, преобразующего 12 В постоянного тока в 220 В переменного и имеющего собственный КПД в пределах 70%, тока в 7 ампер — это чуть больше четырех часов работы. Восстанавливать же растраченную энергию наш ветряк с условной мощностью 90 ватт даже в лучшем случае, при постоянном сильном ветре, будет не менее пяти часов. Как вы видите, при использовании ветрогенератора исключительно как автономного источника энергии электричество в вашем доме будет доступным лишь на несколько часов в день.
Вторым узлом системы электроснабжения становится инвертор. В нашем случае можно использовать как готовый автомобильный, так и извлеченный из источника бесперебойного питания
В любом случае важно не перегружать его потреблением тока, учитывая, что реальная эксплуатационная мощность его в 1,2-1,5 раза меньше указываемой максимальной мощности
Как вы можете видеть, привлекательность использования даровой энергии упирается во многочисленные ограничения, и даже единственный эффективный в средней полосе России вариант — ветрогенератор — неспособен обеспечивать длительную автономность.
Но вместе с тем эта идея неплоха и как источник аварийного электропитания и, особенно, как конструкторская задача — удовольствие от создания своими руками ветрогенераторной установки может в разы превосходить ее мощность.
Ветрогенератор из автомобильного генератора своими руками: технология сборки ветряка и разбор ошибок
Ветряки – перспективная альтернатива для традиционной энергетики. Энергия ветра, преобразованная в электричество, обещает стать дешёвой, просто добываемой и малозатратной
А если брать во внимание счета, которые приходят сейчас за электричество, то в целях экономии стоит попытаться собрать собственный ветрогенератор, согласны?
Есть реальные примеры создания установок, вырабатывающих приличный объем энергии. Тем не менее возможности ветряков пока существенно опережают конкурентов, способных противостоять традиционному способу добычи электричества.
Мы представили руководство, следуя которому вы сможете собрать ветрогенератор из автомобильного генератора своими руками. В предложенной к ознакомлению статье подробно разобраны распространенные ошибки, которые допускают при конструировании ветряков. Для наглядности статья сопровождается тематическими фото- и видеоматериалами.
Можно ли применить автомобильный генератор
Одним из наиболее ответственных устройств, использующихся в ветрогенераторных установках, является генератор тока. Именно он преобразует вращение в электрический ток. От генератора зависит эффективность работы всей системы, выдаваемая мощность и стабильность подачи напряжения на приборы потребления.
Прежде всего, отличается скорость вращения ротора — в автомобиле она составляет от 4 до 6 тыс. об/мин, что значительно больше, чем способен обеспечить ветряк.
Для решения этой проблемы могут быть использованы два варианта:
Использование повышающего редуктора
Перемотка обмоток статора под малые обороты
Первый вариант используется редко.
Здесь несколько причин:
Примечательно, что эти причины присутствуют сразу все вместе, что делает использование редукторов нецелесообразным.
Кроме этого, редуктор — сложный механизм, требующий обслуживания и ремонта. В суровых российских условиях он не способен работать без постоянного наблюдения, что делает его фактором риска и причиной лишних забот.
Гораздо проще сразу передавать вращение на ротор генератора, переделанного под малые обороты.
Достоинства и недостатки автомобильного генератора
К достоинствам автомобильного генератора в составе локальной ВЭС можно отнести:
- готовое устройство, способное выполнять свои функции после небольшой модификации;
- стабильное напряжение на выходе;
- можно применять стандартные устройства без серьезных переделок или создания собственных конструкций;
- наличие запчастей, высокая ремонтопригодность механизма.
Недостатками автомобильных генераторов следует считать:
- устройство предназначено к работе на высоких скоростях;
- ресурс автомобильного генератора невелик;
- некоторые модели требуют подачи напряжения на катушку.
Самым серьезным недостатком является ограниченный ресурс генератора. Он составляет всего 4000 часов работы, чего при непрерывной эксплуатации не хватит даже на полгода.
Однако, здесь надо сделать поправку на режим вращения — этот ресурс рассчитан на высокие обороты. Если их уменьшить, срок службы генератора многократно увеличится.
Большинство пользователей считает автомобильный генератор если не единственным, то наиболее доступным и проверенным вариантом конструкции генератора для самодельной ВЭС.
