Как да направите вятърен генератор със собствените си ръце: устройство, принцип на работа + най-добрите домашни продукти

Трудно е да не забележите как стабилността на електроснабдяването на крайградските съоръжения се различава от осигуряването на градски сгради и предприятия с електричество. Признайте, че вие, като собственик на частен дом или вила, повече от веднъж сте се сблъсквали с прекъсвания, свързани с тях неудобства и повреда на оборудването.

Изброените негативни ситуации, заедно с последствията, вече няма да усложняват живота на любителите на природните пространства. При това с минимални трудови и финансови разходи. За да направите това, просто трябва да направите вятърен генератор, който описваме подробно в статията.

Описахме подробно възможностите за производство на система, която е полезна в домакинството и премахва енергийната зависимост. Според нашия съвет неопитен домашен занаятчия може да изгради вятърен генератор със собствените си ръце. Това практично устройство ще ви помогне значително да намалите ежедневните си разходи.

Законност на инсталирането на вятърен генератор

Алтернативните източници на енергия са мечтата на всеки летен жител или собственик на жилище, чийто парцел се намира далеч от централните мрежи.Въпреки това, когато получаваме сметки за консумирана електроенергия в градски апартамент и гледаме увеличените тарифи, разбираме, че вятърен генератор, създаден за домашни нужди, няма да ни навреди.

След като прочетете тази статия, може би ще сбъднете мечтата си.

Вятърният генератор е отлично решение за осигуряване на селски имот с електричество. Освен това в някои случаи инсталирането му е единственото възможно решение.

За да не губим пари, усилия и време, нека решим: има ли външни обстоятелства, които ще ни създадат пречки по време на работата на вятърния генератор?

За да осигурите електричество за лятна къща или малка вила, това е достатъчно малка вятърна електроцентрала, чиято мощност няма да надвишава 1 kW. Такива устройства в Русия се приравняват към домакински продукти. Монтажът им не изисква сертификати, разрешителни или каквито и да било допълнителни одобрения.

За да се определи осъществимостта на инсталирането на вятърен генератор, е необходимо да се установи вятърният енергиен потенциал на определен район (щракнете за уголемяване)

Не се облага производството на електроенергия, която се изразходва за задоволяване на собствените битови нужди. Следователно вятърна мелница с ниска мощност може безопасно да се инсталира, като се използва за генериране на безплатно електричество, без да се плащат данъци на държавата.

За всеки случай обаче трябва да попитате дали има някакви местни разпоредби относно индивидуалното захранване, които биха могли да създадат пречки при инсталирането и работата на това устройство.

Вятърните генератори, които са в състояние да задоволят повечето от нуждите на средностатистическата ферма, не могат да предизвикат оплаквания дори от съседите

Вашите съседи могат да имат претенции, ако изпитват неудобство, причинено от работата на вятърната мелница. Не забравяйте, че нашите права свършват там, където започват правата на другите.

Ето защо, когато купувате или правите сами вятърен генератор за дома Трябва да обърнете сериозно внимание на следните параметри:

• Височина на мачтата. Когато сглобявате вятърен генератор, трябва да вземете предвид ограниченията за височината на отделните сгради, които съществуват в редица страни по света, както и местоположението на вашия собствен обект. Моля, имайте предвид, че конструкции, по-високи от 15 метра, са забранени в близост до мостове, летища и тунели.
• Шум от скоростна кутия и ножове. С помощта на специално устройство могат да се определят параметрите на генерирания шум и след това резултатите от измерването да се документират. Важно е те да не надвишават установените стандарти за шум.
• Смущения в ефир. В идеалния случай, когато създавате вятърна мелница, трябва да се осигури защита срещу телевизионни смущения там, където вашето устройство може да причини такива проблеми.
• Искове за екологични услуги. Тази организация може да ви попречи да работите с инсталацията само ако пречи на миграцията на прелетните птици. Но това е малко вероятно.

Когато сами създавате и инсталирате устройство, научете тези точки и когато купувате готов продукт, обърнете внимание на параметрите, които са в неговия паспорт. По-добре е да се защитите предварително, отколкото да се разстройвате по-късно.

Принципът на работа на вятърна турбина

Вятърен генератор или вятърна електроцентрала (WPP) е устройство, което се използва за преобразуване на кинетичната енергия на вятърния поток в механична енергия. Получената механична енергия върти ротора и се преобразува в необходимата ни електрическа форма.

Принцип на действие и устройство кинетична вятърна мелница са описани подробно в статията, която препоръчваме да прочетете.

Вятърната турбина включва:

• лопатки, образуващи витло,
• въртящ се ротор на турбина,
• генераторната ос и самия генератор,
• инвертор, който преобразува променлив ток в постоянен ток, който се използва за зареждане на батерии,
• батерия.

Същността на вятърните турбини е проста. Когато роторът се върти, се генерира трифазен променлив ток, който след това преминава през контролера и зарежда DC батерията. След това инверторът преобразува тока, така че да може да се консумира за захранване на осветление, радио, телевизор, микровълнова печка и т.н.

Детайлният дизайн на вятърен генератор с хоризонтална ос на въртене ви позволява ясно да си представите кои елементи допринасят за преобразуването на кинетичната енергия в механична и след това в електрическа

Като цяло принципът на работа на вятърен генератор от всякакъв тип и конструкция е следният: по време на процеса на въртене върху лопатките възникват три вида силови ефекти: спиране, импулс и повдигане.

Тази диаграма на работата на вятърна турбина ви позволява да разберете какво се случва с електроенергията, произведена от работата на вятърния генератор: част от нея се натрупва, а другата се консумира

Последните две сили преодоляват спирачната сила и привеждат в движение маховика.На неподвижната част на генератора роторът образува магнитно поле, така че електрическият ток протича през проводниците.

Класификация на видовете генератори на енергия

Има няколко критерия, по които се класифицират вятърните електроцентрали. Как да изберем най-доброто устройство за селски имот е описано подробно в един от най-популярните статии на нашия уебсайт.

И така, вятърните мелници се различават по:

• брой лопатки в перката;
• материали за производство на остриета;
• местоположението на оста на въртене спрямо повърхността на земята;
• характеристика на стъпката на винта.

Има модели с едно, две, три остриета и много остриета.

Продуктите с голям брой остриета започват да се въртят дори при слаб вятър. Те обикновено се използват в работа, където самият процес на въртене е по-важен от генерирането на електричество. Например за извличане на вода от дълбоки кладенци.

Оказва се, че лопатките на вятърния генератор могат да бъдат направени не само от твърди материали, но и от достъпна тъкан

Остриетата могат да бъдат платна или твърди. Ветроходните продукти са много по-евтини от твърдите, които са направени от метал или фибростъкло. Но те трябва да се ремонтират много често: те са крехки.

По отношение на разположението на оста на въртене спрямо земната повърхност има вертикални вятърни турбини и хоризонтални модели. И в този случай всеки сорт има своите предимства: вертикалните реагират по-чувствително на всеки полъх на вятъра, но хоризонталните са по-мощни.

Вятърните генератори се разделят според характеристиките на стъпката на модели с фиксирана и променлива стъпка. Променливата стъпка ви позволява значително да увеличите скоростта на въртене, но тази инсталация има сложен и масивен дизайн. Вятърните турбини с фиксирана стъпка са по-прости и по-надеждни.

Вятърно-електрическа инсталация от роторен тип

Нека да разберем как да направите обикновена вятърна мелница с вертикална ос на въртене от типа на ротора със собствените си ръце. Такъв модел може лесно да задоволи нуждите от електричество на градинска къща, различни стопански постройки, както и да осветява местната територия и градинските пътеки през нощта.

Лопатките на тази инсталация от роторен тип с вертикална ос на въртене са ясно направени от елементи, изрязани от метален варел

Целта ни е да произведем вятърна турбина с максимална мощност 1,5 kW.

За да направим това, ще ни трябват следните елементи и материали:

• 12 V автомобилен генератор;
• 12 V гелова или киселинна батерия;
• полухерметичен превключвател тип “бутон” за 12 V;
• преобразувател 700 W – 1500 W и 12V – 220V;
• кофа, тиган с голям капацитет или друг вместителен контейнер от неръждаема стомана или алуминий;
• реле за предупредителна лампа за зареждане на автомобила или зареждане на батерията;
• волтметър за кола (можете да използвате всеки);
• болтове с гайки и шайби;
• проводници с напречно сечение 4 квадратни мм и 2,5 квадратни мм;
• две скоби за закрепване на генератора към мачтата.

В процеса на завършване на работата ще ни трябва мелница или метална ножица, строителен молив или маркер, рулетка, резачки за тел, бормашина, бормашина, ключове и отвертка.

Можете също така сами да сглобите контролер за система, която генерира електричество. С правила и схеми за изработка контролер на вятърна турбина ще ви запознае със статията, с чието съдържание ви съветваме да се запознаете.

Начален етап от производството на инсталацията

Започваме да правим домашна вятърна мелница, като вземем голям цилиндричен метален контейнер. Обикновено за тази цел се използва стара вряла вода, кофа или тиган. Това ще бъде основата за нашите бъдещи вятърни турбини.

С помощта на рулетка и строителен молив (маркер) нанесете маркировки: разделете нашия контейнер на четири равни части.

Когато правите разрези в съответствие с инструкциите, съдържащи се в текста, при никакви обстоятелства не прорязвайте метала докрай.

Металът ще трябва да се реже. За това можете да използвате мелница. Не се използва за рязане на контейнери от поцинкована стомана или боядисана ламарина, защото този вид метал със сигурност прегрява. За такива случаи е по-добре да използвате ножици. Изрязваме остриетата, но не ги изрязваме докрай.

Опции, диаграми и препоръки за производство на различни модели перки за ветрогенератор ще намерите в нашата препоръчана статия.

Едновременно с продължаването на работата по резервоара ще преработим ролката на генератора. В дъното на предишния тиган и в макарата трябва да маркирате и пробиете отвори за болтовете. Работата на този етап трябва да се третира с най-голямо внимание: всички отвори трябва да бъдат разположени симетрично, така че да не се получава дисбаланс по време на въртенето на инсталацията.

Ето как изглеждат лопатките на друг дизайн с вертикална ос на въртене. Всяко острие се произвежда отделно и след това се монтира в общо устройство

Огъваме остриетата, така че да не стърчат твърде много. Когато извършваме тази част от работата, не забравяйте да вземете предвид в каква посока ще се върти генераторът.

Обикновено посоката на въртенето му е по часовниковата стрелка. Ъгълът на огъване на лопатките влияе върху зоната на въздействие на въздушните потоци и скоростта на въртене на витлото.

Сега трябва да прикрепите към шайбата кофа с остриета, подготвени за работа. Инсталираме генератора на мачтата, като го закрепваме със скоби. Остава само да свържете проводниците и да сглобите веригата. Бъдете готови да запишете електрическата схема, цветовете на проводниците и маркировките на щифтовете. Със сигурност ще ви трябва по-късно. Фиксираме проводниците на мачтата на устройството.

Този чертеж съдържа подробни препоръки за сглобяване на общата структура и общ изглед на вече сглобеното и готово за употреба устройство.

За да свържете батерията, трябва да използвате проводници с напречно сечение 4 mm². Достатъчно е да вземете сегмент с дължина 1 метър. Това е достатъчно.

И за да свържете товар към мрежата, която включва например осветителни и електрически устройства, са достатъчни проводници с напречно сечение 2,5 mm². Инсталирайте инвертора (конвертора). За това ще ви е необходим и проводник 4 mm².

Предимства и недостатъци на модела ротационна вятърна мелница

Ако сте направили всичко внимателно и последователно, тогава този вятърен генератор ще работи успешно. В този случай няма да възникнат проблеми по време на работата му.

Ако използвате преобразувател от 1000 W и батерия 75A, тази инсталация ще осигури електричество за устройства за видеонаблюдение, аларми и дори улично осветление.

Предимствата на този модел са:

• икономичен;
• елементите могат лесно да бъдат заменени с нови или ремонтирани;
• не са необходими специални условия за работа;
• надежден при работа;
• осигурява пълен акустичен комфорт.

Има и недостатъци, но не много: производителността на това устройство не е много висока и има значителна зависимост от внезапни пориви на вятъра. Въздушните течения могат просто да повредят импровизирано витло.

За да изберете точно модела на вятърния генератор с необходимата мощност преди започване на работа, съветваме направи калкулация според формулите, дадени в препоръчаната статия.

Монтаж на аксиална вятърна турбина върху неодимови магнити

Тъй като неодимовите магнити се появиха в Русия сравнително наскоро, не толкова отдавна започнаха да се правят аксиални вятърни генератори със статори без желязо.

Появата на магнити предизвика прилив на търсене, но постепенно пазарът се насити и цената на този продукт започна да намалява. Той станал достъпен за занаятчиите, които веднага го адаптирали към различните си нужди.

Аксиална вятърна турбина на неодимови магнити с хоризонтална ос на въртене е по-сложен дизайн, който изисква не само умения, но и определени знания

Ако имате главина от стара кола със спирачни дискове, тогава ще я вземем като основа за бъдещия аксиален генератор.

Предполага се, че тази част не е нова, а вече е използвана. В този случай е необходимо да го разглобите, да проверите и смажете лагерите, да почистите старателно утайките и цялата ръжда. Не забравяйте да боядисате готовия генератор.

Главината със спирачните дискове, като правило, отива при занаятчиите като един от компонентите на стара кола, която е била бракувана и следователно се нуждае от цялостно почистване

Раздаване и закрепване на магнити

Неодимовите магнити трябва да бъдат залепени към дисковете на ротора. За нашата работа ще вземем 20 магнита 25x8mm.

Разбира се, можете да използвате различен брой полюси, но трябва да се спазват следните правила: броят на магнитите и полюсите в еднофазен генератор трябва да съвпада, но ако говорим за трифазен модел, тогава съотношението на полюсите към намотките трябва да бъде 2/3 или 4/3.

При поставяне на магнити полюсите се редуват. Важно е да не сгрешиш. Ако не сте сигурни, че ще поставите елементите правилно, направете шаблон за подсказка или приложете секторите директно върху самия диск.

Ако имате избор, купете правоъгълни, а не кръгли магнити. При правоъгълните модели магнитното поле е концентрирано по цялата дължина, а при кръглите - в центъра.

Противоположните магнити трябва да имат различни полюси. Няма да объркате нищо, ако използвате маркер, за да ги маркирате със знаци минус или плюс. За да определите полюсите, вземете магнити и ги приближете един до друг.

Ако повърхностите се привличат, поставете плюс върху тях, ако се отблъскват, тогава ги маркирайте с минус. Когато поставяте магнити върху дискове, редувайте полюсите.

Магнитите са монтирани в съответствие с правилото за редуващи се политики, страните от пластилин са разположени по външния и вътрешния периметър: продуктът е готов за запълване с епоксидна смола

За стабилно закрепване на магнита трябва да използвате висококачествено и възможно най-здраво лепило.

За да увеличите надеждността на фиксирането, можете да използвате епоксидна смола. Трябва да се разреди, както е посочено в инструкциите, и да се напълни с него върху диска. Смолата трябва да покрива целия диск, но не и да се оттича от него. Можете да предотвратите възможността от капене, ако увиете диска с тиксо или направите временни прегради от пластилин от полимерна лента около периметъра му.

Монофазни и трифазни генератори

Ако сравним еднофазни и трифазни статори, вторият ще бъде по-добър. Монофазен генератор вибрира при натоварване. Причината за вибрациите е разликата в амплитудата на тока, която възниква поради непостоянния му изход в даден момент.

Трифазният модел няма такъв недостатък. Характеризира се с постоянна мощност поради фази, които се компенсират взаимно: когато токът се увеличава в едната, той намалява в другата.

Според резултатите от тестовете мощността на трифазния модел е почти 50% по-голяма от тази на монофазния модел. Друго предимство на този модел е, че при липса на ненужни вибрации, акустичният комфорт се повишава, когато устройството работи под натоварване.

Тоест, трифазен генератор практически не бръмчи по време на работа. При намаляване на вибрациите животът на устройството логично се увеличава.

В борбата между трифазни и монофазни устройства трифазните неизменно печелят, защото не бръмчат толкова много по време на работа и издържат по-дълго от монофазните

Правила за навиване на макара

Ако попитате специалист, той ще каже, че преди да навиете намотките, трябва да извършите внимателно изчисление. Един практикуващ по този въпрос ще разчита на интуицията си.

Избрахме генератор, който не беше много бърз. Нашата процедура за зареждане на 12-волтова батерия трябва да започне при 100-150 оборота в минута. Такива първоначални данни изискват общият брой навивки на всички намотки да бъде 1000-1200 броя. Просто трябва да разделим тази цифра между всички намотки и да определим колко навивки ще има на всяка.

Вятърна мелница при ниски скорости може да бъде по-мощна, ако броят на полюсите се увеличи. Честотата на текущите колебания в намотките ще се увеличи. Ако използвате проводник с по-голямо напречно сечение за навиване на бобините, съпротивлението ще намалее и токът ще се увеличи. Не изпускайте от поглед факта, че по-високото напрежение може да "изяде" тока поради съпротивлението на намотката.

Процесът на навиване може да стане по-лесен и ефективен, ако използвате специална машина за тази цел.

Изобщо не е необходимо да се извършва такъв рутинен процес като навиване на бобини на ръка. Малко изобретателност и отлична машина, която лесно може да се справи с навиването, вече са налице

Характеристиките на производителността на домашните генератори са силно повлияни от дебелината и броя на магнитите, които са разположени на дисковете. Общата обща мощност може да се изчисли чрез навиване на една бобина и след това завъртане в генератор. Бъдещата мощност на генератора се определя чрез измерване на напрежението при определени обороти без товар.

Да дадем пример. При съпротивление 3 ома и 200 оборота излиза 30 волта.Ако извадите 12 волта напрежение на батерията от този резултат, получавате 18 волта. Разделете този резултат на 3 ома и вземете 6 ампера. Обемът е 6 ампера и ще отива към батерията. Разбира се, при изчислението не взехме предвид загубите в проводниците и на диодния мост: действителният резултат ще бъде по-малък от изчисления.

Обикновено намотките са кръгли. Но, ако ги разтегнете малко, ще получите повече мед в сектора и завоите ще бъдат по-прави. Ако сравните размера на магнита и диаметъра на вътрешния отвор на намотките, тогава те трябва да съвпадат един с друг или размерът на магнита може да е малко по-малък.

Готовите намотки трябва да съответстват по размер на магнитите: те трябва да са малко по-големи от магнитите или равни по размер на тях

Дебелината на статора, който правим, трябва да бъде правилно съотнесена към дебелината на магнитите. Ако статорът се увеличи чрез увеличаване на броя на навивките в намотките, пространството между дисковете ще се увеличи и магнитният поток ще намалее. Резултатът може да се окаже следният: генерира се същото напрежение, но поради повишеното съпротивление на намотките ще получим по-малко ток.

Шперплатът се използва за направата на матрицата на статора. Въпреки това секторите за намотки могат да бъдат маркирани на хартия с пластилин като граници.

Ако поставите плат от фибростъкло върху намотките в долната част на матрицата, здравината на продукта ще се увеличи. Преди да нанесете епоксидна смола, трябва да смажете матрицата с вазелин или восък, след което смолата няма да залепне за формата. Някои хора използват лента или филм вместо смазка.

Намотките са фиксирани една към друга. В този случай краищата на фазите се извеждат навън. Шестте изведени проводника трябва да бъдат свързани в звезда или триъгълник. Чрез ръчно завъртане на сглобения генератор той се тества.Ако напрежението е 40 V, токът ще бъде приблизително 10 ампера.

Окончателно сглобяване на устройството

Дължината на готовата мачта трябва да бъде приблизително 6-12 метра. При такива параметри основата му трябва да бъде бетонирана. Самата вятърна мелница ще бъде фиксирана към върха на мачтата.

За да може да се достигне до нея в случай на повреда, е необходимо да се предвиди специална стойка в основата на мачтата, която да позволява тръбата да се повдига и спуска с ръчна лебедка.

Мачтата с прикрепен към нея вятърен генератор се издига високо, но благоразумният майстор е направил специално устройство, което позволява конструкцията да се спусне на земята, ако е необходимо

За да направите винт, можете да използвате PVC тръба с диаметър 160 mm. С него ще бъде изрязано от повърхността му двуметрово витло, състоящо се от шест перки. По-добре е експериментално да развиете формата на остриетата. Целта е да се увеличи въртящият момент при ниски обороти.

Перката трябва да бъде защитена от прекомерен вятър. За да разрешите този проблем, използвайте сгъваема опашка. Генерираната енергия се съхранява в батерии.

Предоставихме на нашите читатели две опции за самостоятелно направени вятърни генератори от 220 V, които се радват на повишено внимание не само от собствениците на селски имоти, но и от обикновените летни жители.

И двата модела вятърни турбини са ефективни по свой начин. Тези устройства могат да демонстрират особено добри резултати в степни райони с чести и силни ветрове. Те са достатъчно ефективни, за да бъдат използвани в една организация алтернативно отопление на дома и в доставката на електроенергия. И те не са толкова трудни за изграждане със собствените си ръце.

Изводи и полезно видео по темата

Това видео показва пример за вятърна турбина с хоризонтална ос на въртене. Авторът на устройството обяснява подробно нюансите на дизайна на инсталация „направи си сам“, насочва вниманието на публиката към грешките, които могат да бъдат допуснати в процеса на самостоятелно създаване на вятърен генератор, и дава практически съвети.

Моля, имайте предвид, че достигането до устройството, повдигнато на прилична височина, не е толкова лесно. Повторното инсталиране на такава вятърна турбина най-вероятно ще бъде проблематично. Следователно сгъваемият дизайн на мачтата в този случай изобщо няма да бъде излишен.

Това видео показва въртяща се вятърна мелница с вертикална ос на въртене. Тази инсталация е разположена ниско, направена е по оригинален начин и е много чувствителна: дори лек вятър задвижва перките на устройството.

Ако живеете в район, където ветровете не се считат за рядко явление, използването на този конкретен източник на алтернативна енергия може да бъде най-ефективно за вас. Горните примери за самостоятелно направени вятърни мелници доказват, че да ги направите със собствените си ръце не е толкова трудно. Вятърната енергия е обществено достъпен и възобновяем ресурс, който може и трябва да се използва.

Каним посетителите на сайта, които се интересуват от темата на статията, да изразят мнението си в коментарите и да задават въпроси, възникнали по време на четенето на материала.