Как самому сделать ветрогенератор

Организация собственного и экологически чистого энергоснабжения занятие не только интересное, но и выгодное с финансовой точки зрения. Растущие счета за электричество становятся все более ощутимой статьей расходов семейного бюджета, и если в городских условиях в целях экономии применяются энергосберегающие приборы и технологии, то в сельской местности на своем приусадебном участке можно создать ветрогенератор своими руками. Для этого будет достаточно желания и знаний электротехники в объеме школьной программы.

Ветрогенератор

Мнение законодательства

Автономное электроснабжение — практика, пришедшая в Россию из Европы и США. Но если там она имеет давнюю традицию, то в РФ такая система только начинает развиваться и законодательного оформления еще не получила. Главное условие — мощность установки не должна превышать 5 кВт. Приборы ниже этого показателя относятся к бытовым и не требуют согласований с энергетиками. Для бытовых нужд в частном доме достаточно 1-2 кВт.

На установку ветрогенератора не существует каких-либо официальных запретов, поэтому данное действие не подразумевает уголовного или административного наказания. Однако так ситуация выглядит на федеральном уровне. Препятствием для установки устройства могут стать постановления субъекта РФ или местной администрации, поэтому, принимаясь за его создание, надо выяснить, нет ли каких-либо запрещающих актов. Чаще всего они существуют в природоохранных зонах и связаны с сезонной миграцией птиц.

Кроме того, т.к. ветрогенератор относится к хозяйственным постройкам, на него распространяются стандартные ограничения по:

  • высоте, если рядом проходит линия электропередачи или глиссада посадки самолетов на близлежащий аэродром;
  • шуму, который может оказывать раздражающее воздействие на окружающих;
  • электромагнитному излучению, которое создает помехи в работе теле- и радиоаппаратуры;
  • затененности, если сечение башни большое.

Поэтому перед началом эксплуатации рекомендуется получить письменное разрешение от надзорных органов (например, СЭС), что высота допустима, уровень шума не превышен, а для устранения помех в эфире — установить конденсаторные фильтры.

Разновидности генераторов

Расположение оси вращения генератора по отношению к земле делит их на две группы: горизонтальные и вертикальные. Первая группа, считающаяся классической,- это конструкция, которая представляет собой флюгер, свободно вращающийся в поисках ветра вокруг вертикальной оси (мачты). Наиболее эффективное положение агрегат занимает благодаря хвостовому оперению. С его помощью ось вращения всегда направлена вдоль движения воздушного потока, что обеспечивает максимальную нагрузку на лопасти пропеллера.

Недостатком таких генераторов является необходимость установки ограничителей вращения. Без них устройство с подключенными силовыми кабелями, совершив несколько оборотов вокруг своей оси, обрывало бы провода для съема электричества. Ограничители предохраняют от этого, но создают условия для зависания корпуса в мертвых зонах, что снижает производительность установки.

Оптимальным для самоделок является второй вариант, когда ось вращения расположена перпендикулярно земле. Это позволяет не зависеть от направления ветра (роль играет только его сила). Статичное закрепление генератора упрощает подключение проводов. А форма винтов для ротора отличается и разнообразием, и богатством дизайнерских и инженерных находок, многие из которых восходят еще ко временам СССР. Их чертежи, описания и видео представлены в свободном доступе.

Различаются ветряные агрегаты и по номиналу генерируемого напряжения:

  1. На 220 В являются устройствами прямого действия и не требуют дополнительных преобразователей. В таких конструкциях используется мощный электродвигатель, а винт можно прикрепить непосредственно к роторному валу. Использовать лучше моторы от списанной техники: промышленных вентиляторов, холодильников, пылесосов.
  2. На 12 или 24 В. Конструируется из автомобильного генератора или мотор-колеса и требует преобразователя напряжения в качестве дополнительного устройства, а также аккумуляторных батарей. Принцип работы такой системы прост: если отбираемая мощность ниже вырабатываемой генератором — заряжаются батареи, если выше — потребляемая энергия генерируется с АКБ.

Схема

Необходимые инструменты и материалы

Основной частью является мотор, способный вырабатывать электрический ток. Это может быть готовый двигатель от автомобиля, вентилятора, холодильника и т.п. — все зависит от планируемой мощности установки.

Если создается устройство, обеспечивающее освещение для дома, то потребуется:

  • вольтметр;
  • реле зарядки аккумулятора;
  • материал для изготовления лопастей (сталь, стекловолокно, пластмасса) или металлическая емкость;
  • АКБ на 12 В;
  • коробки для компактного размещения проводов;
  • гайки, шайбы, хомуты для креплений.

Следует предусмотреть металлические или деревянные рейки для крепежа, а кроме того — трубы для мачты и лебедку для возможности опускать устройство с высоты в целях профилактического осмотра или ремонта. Мини-устройства для подзарядки мобильного телефона или освещения светодиодом могут быть собраны на основе компьютерного вентилятора охлаждения и USB-разъема.

Самостоятельная сборка устройства

Самой доступной в домашних условиях является сборка роторного ветровика горизонтального типа.

Для этого рекомендуется:

  1. Нарезать лопасти винта, оставив место у основания для крепления. Если используется емкость (металлическая банка, кастрюля, ведро), то сделать прорези.
  2. Высверлить в основании винтов и на шкиве генератора совпадающие отверстия.
  3. Отогнуть лопасти и закрепить их на шкиве болтами.
  4. Установить и закрепить хомутами на мачте генератор, предварительно рассчитав и зафиксировав там же ограничители вращения.
  5. Провести провода (для подключения аккумулятора сечение должно быть не менее 4 мм, а для освещения — 2,5 мм).
  6. Сделать схему подключения, буквенную и цветовую разметку на случай ремонта.
  7. Установить преобразователь.
  8. Закрепить на мачте провода.

Сложнее выглядит производство ветрогенератора на основе асинхронного двигателя, дополненного неодимовыми магнитами. Для размещения последних потребуется ступица от автомобиля с тормозными дисками, которая отличается мощностью и сбалансированностью. Они крепятся суперклеем или эпоксидной смолой на равном расстоянии друг от друга, с последовательным чередованием плюса и минуса. Увеличение полюсов позволяет возбуждать в катушках статора высокочастотные токи, обеспечивающие большую мощность даже при низких оборотах.

Сборка

Изготовление пропеллера

Использование различных размеров и материалов определяет мощность устройства и время его эксплуатации. Требованиями к ним являются легкость и строение, позволяющее улавливать незначительные воздушные потоки.

Рекомендуется использовать сбалансированные вентиляторы бытовых приборов, но если их нет, то для пропеллера можно приспособить:

  • разрезанные вдоль отрезки труб из ПВХ;
  • пластмассовые бутылки с вырезом для забора ветра;
  • алюминиевые пластины (материал легок, доступен и хорошо поддается формованию);
  • половинки металлических емкостей от жестяных консервных банок до стальных бочек объемом 200 л.

Следует учесть, что тонкие пластмассы недолговечны.

Лопасти

Создание флюгерной основы

Для создания флюгерной основы используется брусок дерева твердых пород, на одном конце которого закрепляется электродвигатель, а на другом — хвостовое оперение, регулирующее эффективность расположения пропеллера по отношению к ветру. В нижней части бруска через фланец крепится трубчатый отвод для соединения с мачтой. В нем должно быть предусмотрено отверстие под вывод силовых кабелей.

Шарнирная мачта

Достаточная высота, на которую поднимается ветрогенератор — 6-7 м. Каждый метр сверх нее создает проблемы в устойчивости конструкции и увеличивает риск ее разрушения.

Сначала оборудуется основание (деревянная площадка, толстая фанера, металлический лист), к которому с одной стороны крепятся штыри для погружения в грунт, а с другой — шарнирное устройство для опускания всей конструкции на землю в случае необходимости. Оно состоит из двух сантехнических уголков с не до конца закрепленной на них муфтой-тройником. Неполное соединение обеспечивает вращательную способность муфты, в которую вставляется мачта, выполненная из трубы соответствующего диаметра.

Опора

Наполнение электроникой

Провода с генератора подключаются к АКБ, а с ее клемм выводятся на преобразователь напряжения. Для преобразования энергии ветра числа оборотов пропеллера не хватает, поэтому следует удалить катушку возбуждения, а обмотку статора выполнить проводом мелкого сечения, что позволит при скорости ветра 10 км/ч создавать мощность в 150-200 Вт.

Схема контроллера

Наличие контроля снимаемых токов необходимо для правильного функционирования аккумуляторных батарей в условиях регулярных нарушений зарядного цикла. Электронная схема контроллера предусматривает переключение выходов генератора либо на АКБ, либо на балластную нагрузку, если батарея уже заряжена.

Настройка схемы предполагает регулировку срабатывания реле на показатели 7,25 и 5,9 В. Тогда зарядка батареи будет отключаться при достижении в ней напряжения равном 14,5 В и включаться при 11,8 В.

Контроллер

Подключение системы

При коммутации следует соблюдать порядок подключения контроллера к системе:

  1. Подключить контакты к клеммам аккумулятора.
  2. Присоединить контакты генератора к клеммам реле.

Нарушение последовательности может привести к выходу контроллера из строя.

Установка ветрогенератора

При установке конструкции должны быть предусмотрены крепления в виде системы растяжек и противовесов. Основание конструкции нужно надежно закрепить. Если высота превышает 6-7 м, то основание рекомендуется забетонировать. Поэтому материалы для мачты следует выбирать с учетом климатических условий и силы ветров региона. Иначе первый же резкий порыв не уничтожил устройство.

Ссылка на основную публикацию