Плюсы и минусы самоделок
У любого технического устройства есть свои достоинства и недостатки, и ветровые установки не являются исключением. Так различным типам ветровых генераторов присущи свои плюсы и минусы, которые определяют их технические характеристики, стоимость и условия монтажа.
Тем не менее, вне зависимости от конструкции таких устройств, если они изготавливались самостоятельно, то им присущи общие достоинства и недостатки, которые можно сформулировать следующим образом:
Достоинства самоделок:
- Низкая стоимость.
- Возможность изготовления из подручных средств.
Недостатки самоделок:
- Не возможность создать устройства надежные по обеспечению потребителей электрической энергией достаточной мощности.
- Сложность изготовления, требующая знаний в этой области техники и умение работать различным инструментом.
Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:Лопасти для ветрогенератора
Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайте , Если статья Вам понравилась!
Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии
Добавляйтесь в нашу группу в ВК:
ALTER220 Портал о альтернативную энергию
и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее!!!
Эксплуатация и безопасность
Ветрогенератор из автомобильного генератора, как и все технические устройства, требует периодического контроля и обслуживания. Можно выделить следующие необходимые операции при эксплуатации ветрогенератора:
Уделяйте внимание состоянию токосъёмника. Раз в несколько месяцев щётки генератора требуется чистить, смазывать и регулировать;
Обязательно проводить ревизию крепления мачты к фундаменту, а также состояние растяжек;
Если появляются какие-то мелкие неисправности лопастей, их нужно тут же устранять
Кроме того, нужно проводить постоянный контроль балансировки лопастей;
Подшипники генератора и поворотных механизмов требует регулярной смазки;
Один раз в 3─4 года металлические элементы ветрогенератора следует перекрашивать;
Один раз в полгода следует проверять изоляцию электрооборудование и проводки.
Ветряк 2 — аксиальная конструкция на магнитах
Ветрогенераторы на 220в своими руками с неодимовыми магнитами получили название аксиальные ветряки. Устройство таких конструкций основано на не железных статорах с прикрепленными магнитами. Ввиду того, что стоимость последних упала в несколько раз, изготовить генератор на магнитах своими руками стало проще. Модель этого ветряка позволит получить большее количество электрической энергии, нежели созданные роторные электрогенераторы своими руками.
Что необходимо подготовить?
Что такое ветровой генератор, устройство и принцип работы
Главный элемент механической конструкции аксиального генератора – ступица колеса легкового автомобиля вместе с тормозными дисками, которая станет будущим ротором. Если деталь использовалась раньше по своему предназначению, то следует ее подготовить. Для этого разбираем ступицу на составные части и металлической щеткой отчищаем внутренние и внешние стенки элемента от ржавчины. Каждый подшипник тщательно смазываем. Теперь собираем ступицу в обратном порядке.
Распределение и закрепление магнитов
Для закрепления неодимовых магнитов на тормозных дисках ротора, подготавливаем 20 единиц прямоугольной формы с размерами 25×8 мм.
Четное количество магнитов образует полюса. Располагаем их, по всей области дисков чередуя через один. Для того чтобы выяснить, где у магнита плюс и минус, берется один из них, а остальные прислоняем к нему сначала одной, а затем другой сторонами. Если они намагничиваются, то маркером ставим на этой стороне плюс и наоборот. При увеличении количества полюсов, руководствуемся следующим правилами:
- Для однофазных генераторов сумма полюсов равняется количеству магнитов.
- Для трехфазных соблюдается соотношение пропорции 4/3 по единицам магнитов и полюсов, а также 2/3 по полюсам к катушкам соответственно.
Магниты установлены перпендикулярно окружности диска
Чтобы точно распределить магниты по окружности тормозного диска используем шаблон, нарисованный на листе бумаги. Магниты клеим с помощью сильного клея, а затем фиксируем эпоксидной смолой.
Трехфазные и однофазные генераторы
Статор с одной фазой сравнительно хуже, нежели трехфазные аналоги. Ввиду непостоянства при отдачи тока, возникают высокие колебания амплитуды в электросети, поэтому однофазные устройства выдают вибрацию. В трехфазных генераторах происходит компенсация нагрузки тока из одной фазы в другую. Благодаря этому мощность в такой сети всегда постоянная. Вибрационные воздействия негативно влияют на конструкцию в целом, следовательно, срок использования однофазных генераторов значительно меньше, нежели у трехфазных. Еще одно преимущество трехфазной модели – отсутствие шума во время работы.
Процесс наматывания катушек
Прежде чем приступить к наматыванию провода на катушки генератора, делаем предварительные расчеты: момент начала заряжания аккумулятора в 12 вольт должно происходить при номинальной величине в 110 об/мин. Используя эти данные, вычисляем необходимое количество витков в отдельно взятой катушке: 12*110/N, где N – число катушек. Для обмотки используем исключительно провода с крупным сечением. Это уменьшит единицы сопротивления и увеличит силу тока.
Мачта и винт
Высотные показатели мачты должны составлять около 6-12 метров. Под основание мачты заливается опалубка, а затем бетонируется. К верхней части крепим винт, который можно изготовить из труб ПВХ диаметром 160 мм и длинной не менее 2 метров. Из нее вырезаем шесть двухметровых пластин. Фиксируем полученный финт на верху мачты. Саму мачту укрепляем с помощью тросов, прибитых с одной стороны к земле, а с другой – к телу конструкции.
ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО
Особенности эксплуатации ветряков
Любой из двух представленных моделей ветряков подходит для использования в качестве альтернативного источника электроэнергии. При изготовлении такого устройства может использоваться любой генератор 220в. К примеру, сконструированный ветрогенератор своими руками из стиральной машины имеет большую продолжительность эксплуатации. Ветрогенератор из шуруповерта – один из самых простых вариантов ветряка. Владельцы загородных домов по достоинству оценят такое изобретение. Каждый тип ветрогенераторов обладает набором индивидуальных преимуществ и недостатков. Степень эффективности отдельно взятой конструкции может разниться для различных регионов нашей страны. Такой источник электричества под рукой никогда не помешает, тем более, если такое оборудование будет использовать на равнинной местности с высокой интенсивностью ветра.
Обслуживание устройства
Чтобы сделанный ветряк работал долгие годы и без перебоев, необходимо проводить периодический технический контроль и обслуживание.
- Чистить, смазывать и регулировать токосъёмник нужно раз в 2 месяца.
- Ремонтировать лопасти, если возникает вибрация и разбалансировка во время вращения.
- Раз в 3 года красить антикоррозийной краской металлические элементы.
- Проверять и регулировать крепления и трос мачты.
На эффективность работы прибора влияет местность, где установлен ветрогенератор (пустырь, наличие ветров). Но в любом случае иметь данный источник энергии, независимый от стационарного электроснабжения, никогда не будет лишним.
Устройство самодельных ветряков для дома
В последнее время большой интерес появился у людей к ветряной энергии на уровне использования ее в бытовой сфере. В принципе это можно объяснить, если взять и посмотреть на счет, который приходит за потребленную электроэнергию. Цифры говорят сами за себя. Поэтому люди, которые могут что-либо конструировать, начинают активизироваться и ищут различные пути использовать все имеющиеся у них возможности, чтобы получить электричество недорого.
Одной из таких реально существующих возможностей, которая взаимосвязана с ветряком при его конструировании, является использование автомобильного генератора. По сути, автомобильный генератор является уже готовым прибором. Единственное, что остается, это приделать к нему лопасти. Это необходимо сделать для того, чтобы в процессе эксплуатации можно было свободно снимать с генератора полученное значение электроэнергии. Отличительная особенность такого ветряка заключается в том, что он эффективно будет работать только в ветреную погоду.
В принципе можно сказать, что применение в быту любого автомобильного генератора для создания ветряка, вполне возможно. В основном умельцы находятся в поиске более мощной модели такого генератора, чтобы в процессе эксплуатации он мог отдавать как можно больше энергии. Поэтому в последнее время пользуются огромной популярностью различные конструкции генератора от грузовых автомобилей, автобусов, тракторов и другой крупногабаритной автомобильной техники.
Дополнительные комплектующие
Кроме самого генератора, который является основой для создания ветряка, еще необходимо иметь несколько деталей для комплектации:
Стоит обратить внимание на тот момент, что винт, который имеет три или две лопасти, по праву считается оптимальным вариантом для самодельной конструкции обычного классического ветрогенератора. Естественно, что бытовая конструкция ветрогенератора совсем не похожа на инженерную модель
В связи с этим, в основном для домашних конструкций ветрогенератора подбирают уже готовые винты.
Таким образом, можно взять за основу обычную крыльчатку от внешнего блока кондиционера либо от вентилятора автомобиля. Но, если человек ставит перед собой цель и у него есть желание создать инженерную модель, и следовать всем основным особенностям конструирования генераторов, то тогда придется самому соорудить и пропеллер ветрогенератора полностью.
Перед тем, как принять решение и собственноручно собрать, а затем установить ветрогенератор из автомобильного генератора, необходимо первоначально оценить существующие климатические условия участка, где будет произведен монтаж данной установки, и просчитать окупаемость этого проекта.
Рассмотрим основные моменты, которые необходимо учитывать при сборке ветрогенератора собственноручно.
Сборка и установка ветрогенератора
Установку ветрогенератора следует выполнять на удалении от жилых домов и прочих сооружений. Расстояние должно быть как минимум 20 метров, а, вообще, чем больше, тем лучше. Лучше всего устанавливать ветряную станцию на открытом пространстве или на холмах, где ветер значительно сильнее. При установке следует учесть плотность грунта. От этого будет определяться длина клиньев, которые будут местами крепления растяжек самой мачты.
Способы обустройства растяжек выбирают в зависимости от высоты мачты. Сама мачта ветрогенератора ставится в грунт на глубину полметра или ниже. Основание мачты и клинья, к которым крепятся растяжки, бетонируются. Если этого не сделать, то почва может стать рыхлой после дождя, что приведёт к ослаблению растяжек.
Он потребуется для того, чтобы подниматься к основным рабочим элементам ветрогенератора для их обслуживания.
Процесс сборки ветрогенератора
В первую очередь надо продумать место установки мачты с ветряком. Вращающийся узел должен минимум на метр быть выше самого высокого предмета, расположенного в непосредственной близости. Отсюда выбирается высота мачты. Ее можно изготовить из алюминиевых труб, но подойдут и стальные водопроводные. Из труб различного диаметра можно составить телескопическую мачту необходимой длины. Во избежание падения, ее надо оснастить растяжками из расчета один ярус на 3-4 метра высоты.
Следующий вопрос, который придется решить – схема возбуждения генератора. Так как в состав системы электроснабжения входит автомобильный аккумулятор, можно включить в схему регулятор напряжения и воспроизвести работу бортсети машины. На самом деле необходимости в этом нет. Задача ротора – создать вращающееся магнитное поле. Это можно сделать и другими способами. Один из путей:
- полностью удалить обмотку ротора;
- вместо нее подобрать или выточить ротор из немагнитного материала (алюминия и т.п.);
- плотно установит ротор на ось;
- установить по поверхности ротора 24 неодимовых магнита, чередуя полюса, закрепляя их эпоксидным клеем.
Переделка ротора автомобильного генератора
Другая задача, которую придется решать, это работа ветроустановки при низких оборотах. Чаще всего ветер не будет настолько силен, чтобы обеспечивать достаточную частоту вращения пропеллера, а это означает недобор мощности. Один из путей решения проблемы – установка «повышающего» редуктора (мультипликатора). Этот способ несложен, но тянет за собой утяжеление конструкции и снижение ее надежности.
Второй способ требует навыков и затрат для переделки генератора. Он состоит в перемотке обмотки статора. Старую обмотку надо удалить, на ее место намотать новую. Так как витков должно быть больше, мотать надо проводом меньшего диаметра.
При выборе диаметра провода (он должен быть в лаковой изоляции) надо помнить, что снижение сечения ведет к снижению наибольшего допустимого тока. Излишне уменьшать диаметр в погоне за токоотдачей нельзя.
Если будущего владельца ветроустановки устраивает, что его ветряк будет работать при скорости ветра от 7..8 м/с, генератор можно не переделывать.
Удаление и перемотка обмоток статора
Теперь надо решить вопрос с пропеллером. Самый простой способ – подобрать готовый узел. Можно взять, например, колесо с лопастями от выносного блока кондиционера. Из коллективного опыта эксплуатации известно, что длина лопасти не должна быть меньше 70 см. Если меньше – вращающий момент может быть недостаточен для проворота вала генератора.
Если готового пропеллера нет, можно сделать его самостоятельно. Сначала желательно произвести расчет – для этого можно воспользоваться калькуляторами, размещенными в сети или инженерными справочниками. Другой вариант – взять готовые чертежи проверенных конструкций. Изготовить узел можно из пластика или легкого сплава (на основе алюминия). В качестве примера приведен чертеж лопасти, которую можно изготовить из пластиковой или алюминиевой трубы. Собранный узел пропеллера надо отбалансировать установкой дополнительных грузов или удалением части массы (высверливанием балансировочных отверстий). Правильно отбалансированный пропеллер при свободной установке на валу не занимает никакого предпочтительного положения.
Чертеж для изготовления лопасти
Механическая часть собирается на площадке, которая в дальнейшем должна поворачиваться по направлению ветра. Для ее крепления к мачте надо предусмотреть поворотный узел.
Собранный узел пропеллер-редуктор-генератор на поворотной площадке
Для ориентации по воздушному потоку предусматривается широкая лопасть. Ее можно использовать в качестве площадки для крепления легких элементов.
Поворотная площадка с лопастью
Принцип работы и схемотехника
Вариант приобретения промышленного ветряка предусматривает высокие инвестиционные затраты на покупку, монтаж, пусконаладку оборудования. Но если сделать такое устройство своими руками, то вложения можно радикально снизить. И все же собственно генератор в любом случае стоит достаточно дорого. Значительно сэкономить можно посредством применения автомобильного генератора – нового или бывшего в употреблении.
Этому устройству все равно, что служит приводом – автомобильный двигатель или лопасти ветряка. Это позволяет применить его в составе самодельной ветровой энергоустановки. Для этого его надо оснастить крыльчаткой, которая будет создавать вращающий момент, используя энергию ветра.
Одна из проблем, возникающих при эксплуатации таких установок – ветер потребной силы будет не всегда. Поэтому нужен буферный элемент, который будет запасать электроэнергию, а в нужное время ее отдавать. Удобнее всего использовать в этом качестве автомобильный аккумулятор. Он подходит под напряжение генератора (12 или 24 вольта), но для питания бытовых приборов малопригоден (в лучшем случае для освещения, если применить лампы на соответствующее напряжение). Поэтому в схему электроснабжения добавляется еще один элемент — инвертор-преобразователь 12VDC/220VAC. Его мощность выбирается в соответствии с мощностью генератора. Инвертор стоит недешево, он в наибольшей степени будет определять стоимость установки. Можно обойтись без него, но круг запитываемых потребителей резко сократится, и качество электроэнергии будет зависеть от уровня заряженности аккумулятора. Исходя из этих аргументов, складывается схема электроснабжения объекта от ветрогенератора.
Схема электроснабжения от ветрогенератора
В глобальном подходе можно не устанавливать и аккумулятор. Условия его эксплуатации неоптимальны, генератор не всегда будет обеспечивать нужный режим подзаряда. Но без него установка будет работать только при наличии ветра достаточной силы.
Ветровое колесо своими руками
Лопасти делаются из пластиковой или дюралевой трубы, диаметр которой составляет 20% от метража. Метровую трубу диаметром 20 см разрезают вдоль на 4 равные части. Из одной части делается крыло, а за ним – следующие, используя его как шаблон. Края лопастей скругляются и шлифуются до удаления заусенцев. Лопасти крепят на старый диск от циркулярной пилы, сточив с него зубья и просверлив отверстия для установки.
Лопасти с сегментами обычно применяются для несжимаемых сред. Профиль для воздушной среды должен иметь сложную форму, чтобы обеспечить высокую производительность. Основную работу выполняют наружные концы лопастей. Умельцы делают их на шпильках, поскольку внутренняя часть около ротора не работает. На рисунке ниже изображена такая конструкция, где лопасти привариваются к круглым стальным стержням.
Вид четырёхлопастного ветрового колеса
Ветроколесо устанавливают горизонтально на штативе и производят балансировку, подтачивая лопасти до равновесия конструкции. Они должны вращаться в одной плоскости с перекосом не более 2 мм.
Какая форма лопасти является оптимальной?
Один из главных элементов ветрогенератора – комплект лопастей.
Существует ряд факторов, связанных с этими деталями, которые сказываются на эффективности ветряка:
- вес;
- размер;
- форма;
- материал;
- количество.
Если вы решили сконструировать лопасти для самодельного ветряка, обязательно нужно учитывать все эти параметры. Некоторые полагают, что чем больше крыльев на винте генератора, тем больше энергии ветра можно получить. Другими словами, чем больше, тем лучше.
Однако это далеко не так. Каждая отдельная часть движется, преодолевая сопротивление воздуха. Таким образом, большое количество лопастей на винте требует большей силы ветра для совершения одного оборота.
Галерея изображений
Фото из
Лопасти ветряка в форме турбин
Вертикальное расположение лопастей
Ветряк нестандартной конфигурации
Лопасти в виде обычных лопаток
Кроме того, слишком много широких крыльев могут стать причиной образования так называемой «воздушной шапки» перед винтом, когда воздушный поток не проходит сквозь ветряк, а огибает его.
Форма имеет большое значение. От нее зависит скорость движения винта. Плохое обтекание становится причиной возникновения вихрей, которые тормозят ветроколесо
Самым эффективным является однолопастной ветрогенератор. Но построить и сбалансировать его своими руками очень сложно. Конструкция получается ненадежная, хоть и с высоким коэффициентом полезного действия. По опыту многих пользователей и производителей ветряков, самой оптимальной моделью является трехлопастная.
Вес лопасти зависит от ее размера и материала, из которого она будет изготовлена. Размер нужно подбирать тщательно, руководствуясь формулами для расчетов. Кромки лучше обрабатывать так, чтобы с одной стороны имелось закругление, а противоположная сторона была острой
Правильно подобранная форма лопасти для ветрогенератора является фундаментом его хорошей работы.
Для домашнего изготовления подходят такие варианты:
- парусного типа;
- крыльчатого типа.
Лопасти парусного типа представляют собой простые широкие полосы, как на ветряной мельнице. Эта модель наиболее очевидна и проста в изготовлении. Однако ее КПД настолько мал, что эта форма практически не применяется в современных ветрогенераторах. Коэффициент полезного действия в данном случае составляет около 10-12%.
Гораздо более эффективная форма – лопасти крыльчатого профиля. Здесь задействованы принципы аэродинамики, которые поднимают в воздух огромные самолеты. Винт такой формы легче приводится в движение и вращается быстрее. Обтекание воздухом значительно сокращает сопротивление, которое встречает на своем пути ветряк.
Правильный профиль должен напоминать крыло самолета. С одной стороны лопасть имеет утолщение, а с другой – пологий спуск. Воздушные массы обтекают деталь такой формы очень плавно
КПД этой модели достигает значения 30-35%. Хорошая новость заключается в том, что построить крыльчатую лопасть можно и своими руками с применением минимума инструментов. Все основные расчеты и чертежи можно легко адаптировать под свой ветряк и пользоваться бесплатной и чистой энергией ветра без ограничений.
Обслуживание ветрогенератора
Ветрогенератор, как и любое другое устройство, нуждается в техническом контроле и обслуживании. Для бесперебойной работы ветряка периодически проводят следующие работы.
Схема работы ветрогенератора
- Наибольшего внимания требует токосъёмник. Щётки генератора нуждаются в чистке, смазке и профилактической регулировке раз в два месяца.
- При первых признаках неисправности лопастника (дрожание и разбалансировка колеса) ветрогенератор опускают на землю и ремонтируют.
- Раз в три года металлические детали покрывают антикоррозийной краской.
- Регулярно проверяют крепления и натяжение тросов.
Теперь, когда установка окончена, можно подключать приборы и пользоваться электроэнергией. По крайней мере, пока ветрено.
Сборка ветряка
Диаметр вала ветрового колеса должен быть не менее 20 мм. Если у генератора он меньше, валы следует установить соосно, соединив их муфтой. Ветровое колесо устанавливается на шпонку и дополнительно крепится гайкой, накрученной на ось.
Рама устройства изготавливается из профильной трубы. Ось поворота представляет собой трубу, установленную в двух подшипниках. Она крепится наверху мачты. Флюгер вырезают из оцинкованной жести 40х60 см и крепят болтами. Длина хвоста составляет 1,5 м. Расстояние от лопастей до мачты делается не менее 25 см, чтобы при изгибе от сильного ветра они не разбились.
Генераторы работают на подзарядку аккумулятора, который должен снабжать бытовую технику на 220В.
Для преобразования напряжения нужен инвертор. При быстром вращении батарея может выйти из строя из-за большой величины зарядного тока. Чтобы этого не происходило, следует установить контроллер напряжения. Его можно купить или сделать самостоятельно.
Ветрогенератор обслуживают следующим образом:
регулировка, чистка и смазка токосъёмника через каждые 2 месяца;
ремонт лопастника при возникновении разбалансировки и вибрации;
покраска металлических частей через 3 года;
проверка и регулировка креплений.
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
Электромагнитный генератор
АВР для генератора
Генератор переменного тока: принцип работы
Генератор Тесла
Устройство генератора: принцип работы
Основные элементы конструкции
Несмотря на большое разнообразие ветрогенераторов и способов их изготовления, все они состоят из одинаковых конструктивных элементов.
Ветровое колесо
Лопасти считаются одним из важнейших элементов ветровой установки. Их конструкция влияет на работу других узлов генератора. Для изготовления лопастей применяются различные материалы.
Перед изготовлением нужно выполнить расчеты длины лопасти. Если для изготовления берется труба, то ее диаметр должен быть не менее 20 см, при запланированной длине лопасти в 1 метр. Далее труба разрезается на 4 части с помощью лобзика. Одна часть используется для изготовления шаблона, по которому вырезаются остальные лопасти. После этого они собираются на общем диске, и вся конструкция закрепляется на валу генератора. Собранное ветровое колесо необходимо отбалансировать. Балансировка должна выполняться в помещении, закрытом от ветра. Если операция проведена правильно, колесо не будет самопроизвольно вращаться. В случае самопроизвольного вращения лопастей, они подтачиваются до тех пор, пока вся конструкция не придет в равновесие. В самом конце проверяется точность вращения лопастей. Они должны вращаться в одной плоскости, без каких-либо перекосов. Допустимая погрешность составляет 2 мм.
