ветрогенератор своими руками

Альтернативные источники энергии вне городской черты – залог стабильного энергоснабжения домовладения или дачного участка, поскольку загородные центральные электрические сети надежностью и стабильностью поставок электрической энергии не отличаются. В подобной ситуации хорошей альтернативой центральным сетям становится собственная генерация электроэнергии, источником которой является энергия ветра.

Ветряной электрический генератор способен вместе с экономией денежных средств значительно упростить жизнь владельцу. Устройство подобного рода можно изготовить, установить и подключить самостоятельно, не привлекая проектировщиков и подрядчиков.

Российское законодательство не запрещает использование собственного генерирующего оборудования мощностью до 75 кВт. Разрешенная мощность значительно превышает любые разумные потребности. Такие устройства считаются бытовыми приборами и не требуют разрешительных документов, согласований, сертификатов, уплаты налогов и тому подобного.

Возможные ограничения на установку

Необходимо учесть:

1. В местах, расположенных вблизи мостов, тоннелей и аэропортов, запрещается строительство сооружений выше 15 метров.
2. Шум, создаваемый вращающимися лопастями генератора не должен превышать допустимые нормы в дневное или ночное время. Провести измерения шума можно с помощью специального прибора – шумомера.
3. Поскольку агрегат ветряка содержит электрический генератор, то он является источником эфирных помех. Если в зоне распространения помех есть объекты, работе которых они могут мешать, генератор необходимо будет экранировать.
4. Если ветряк располагается в зоне миграции птиц, могут возникнуть претензии со стороны экологических служб.

Принцип работы агрегата

Ветроэлектрическая установка (ВЭУ) – устройство, преобразующее энергию ветра в электрическую энергию. Ветер воздействует на винт агрегата, за счёт приводного механизма происходит вращение ротора в результате чего вырабатывается электрическая энергия.

Основным компонентами ВЭУ являются:

– пропеллер;

– ротор;

– генератор;

– инвертор;

– аккумулятор.

Во время работы генератор вырабатывает трёхфазный переменный электрический ток, который преобразовываясь инвертором в постоянный ток, заряжает аккумулятор, либо снабжает энергией потребителей.

Классификация ветряков

Ветряки классифицируются по:

– количеству лопастей пропеллера – чем больше лопастей, тем меньшее воздействие требуется на пропеллер, чтобы привести механизм в движение;

– материалу лопастей – бывают пропеллеры с мягкими и жёсткими лопастями. Изготовление мягких лопастей стоит дешевле, но их эксплуатационные характеристики и надёжность оставляют желать лучшего. Оптимальным материалом является металл или стеклопластик;

– ориентации оси вращения относительно поверхности земли – бывают горизонтальными и вертикальными. Для приведения в движение вертикальных ветряков требуется меньшее усилие, а горизонтальные устройства обладают значительно большей мощностью;

– шаговому признаку пропеллера – бывают устройства с изменяемым и фиксированным шагом. Первые обладают значительно большей мощностью, но их конструкция массивна и сложна. Вторые – просты в изготовлении и надёжны.

Изготовление ВЭУ роторного типа

Для самостоятельного изготовления оптимальным вариантом является ветроэлектрическая установка роторного типа с его горизонтальной ориентацией. Генерирующей способности такой силовой машины будет вполне достаточно, чтобы покрыть потребности загородного дачного владения.

Проектная мощность генератора составляет 1,5 кВт.

Чтобы изготовить ВЭУ такого типа потребуются:

– контроллер системы генерации энергии (можно изготовить самостоятельно или приобрести готовый);

– автомобильный 12-вольтовый генератор;

– аккумулятор на 12 вольт;

– влагозащищённый кнопочный выключатель;

– инвертор 700-1500 ватт 12-220 вольт;

– вместительная металлическая ёмкость, вроде ведра, бочки или кастрюли;

– вольтметр;

– крепежные изделия;

– одножильные медные провода сечением 2,5-4 мм кв.;

– хомуты.

В качестве инвентаря и инструментов будут необходимы самые простые и доступные измерительные и чертёжные инструменты (угольник, рулетка, карандаш или маркер), электрические инструменты вроде болгарки, дрели и оснастки к ним, а также слесарные инструменты: ножницы по металлу, кусачки, гаечные ключи и отвёртки.

Подготовленную ёмкость следует с помощью карандаша или маркера разделить на 4 равные части – она станет основой агрегата.

С каждой стороны следует вырезать квадратные лопасти. Для резки можно использовать болгарку, если материал ёмкости не оцинкованная сталь и не жесть, либо ножницы по металлу. Прорезать лопасти до конца не следует.

По центру днища ёмкости следует разметить окружность и высверлить по этой окружности отверстия для закрепления шкива. Отверстия должны быть расположены симметрично, чтобы избежать вибраций при работе установки.

Вырезанные лопасти следует отогнуть таким образом, чтобы в итоге они не слишком торчали.

Далее следует закрепить ёмкость на шкиве, установить генератор на мачту и закрепить его с помощью хомутов, после чего можно произвести все электрические подключения.

Если всё сделано правильно устройство будет исправно работать. Хоть оно и не является слишком мощным, но способно обеспечить самые простые потребности.

Изготовление аксиальной ВЭУ

Более продвинутой и мощной конструкцией ветряка является установка, собранная с использованием неодимовых магнитов.

Для её изготовления понадобится автомобильная ступица с тормозными дисками, которая послужит основой генератора.

До начала работ ступицу следует обработать от ржавчины и прочих загрязнений, а также смазать её, чтобы защитить от коррозии.

В генераторе такой модели магниты приклеиваются к дискам ротора по окружности. Их размер должен составлять 25*8мм. Клей должен быть очень сильным и надёжным, чтобы удержать магниты на месте. Для надёжности можно залить диск эпоксидной смолой.

Количество магнитов подбирается исходя из типа генератора:

– для однофазного – количество магнитов и полюсов должно быть равно;

– для трёхфазного – соотношение полюсов к катушкам должно быть равно 2/3 или 4/3.

Полюса приклеиваемых магнитов должны чередоваться, при выполнении их монтажа важно не ошибиться. Полюса противостоящих магнитов должны быть противоположными.

Лучше использовать трёхфазный генератор, отдача энергии у него, а вибрации и шумы значительно меньше.

Основа для статора изготавливается из прочной и толстой фанеры, которую дополнительно можно армировать стеклотканью. По окружности статора располагают катушки, общим количеством витков равным 1000-1200 единиц. Концы фаз следует вывести наружу статора и соединить по схеме «звезда» или «треугольник», а сами катушки надёжно закрепить.

Собранный генератор следует установить на мачту высотой 6-12 метров. Мачта должна быть установлена в бетонное основание. Для придания дополнительной прочности конструкции мачту следует защитить от колебаний с помощью тросов.

Для изготовления винта можно использовать трубу из поливинилхлорида. Форма лопастей подбирается опытным путём с целью создать максимальный крутящий момент.

Обе представленные модели генераторов просты в изготовлении и будут особенно эффективны в регионах в сильными постоянными ветрами.