Як зробити вітрогенератор своїми руками


як зробити вітрогенератор своїми руками Останніми роками тема зеленої енергетики стала надзвичайно популярною. Деякі навіть передрікають, що така енергетика вже найближчим часом повністю витіснить вугільні, газові, атомні електростанції. Одним з напрямів зеленої енергетики є вітроенергетика. Генератори, що перетворюють енергію вітру в електрику, бувають не лише промисловими, у складі ветроэлектростанций, але і невеликими, обслуговуючими приватне господарство. Вітрогенератор можна навіть виготовити власними руками-цьому і присвячений цей матеріал.

Що таке генератор

У широкому сенсі генератором називають пристрій, що виробляє які-небудь продукти або перетворює один вид енергії в іншій. Це може бути, приміром, парогенератор (робить пару), генератор кисню, квантовий генератор (джерело електромагнітного випромінювання). Але у рамках цієї теми нас цікавлять електрогенератори. Під цією назвою маються на увазі пристрої, що перетворюють різні види неелектричної енергії в електроенергію.

Види генераторів

Электрогенеаторы класифікуються як:

  • електромеханічні – вони перетворять механічну роботу в електроенергію;
  • термоэлетрические – перетворять теплову енергію в електрику;
  • фотоелектричні (фотоелементи, сонячні батареї)-перетворять світло в електрику;
  • магнітогідродинамічні (МГД-генератори)-електроенергія виробляється з енергії плазми, що рухається через магнітне поле;
  • хімічні – перетворять енергію хімічних реакцій в електроенергію.

Крім того, електромеханічні генератори класифікують за типом двигуна. Виділяють наступні їх види:

  • турбогенератори наводяться в рух паровою турбіною;
  • гідрогенератори в якості двигуна використовують гідравлічну турбіну;
  • дизель-генератори або бензинові генератори роблять на основі дизельних або бензинових двигунів;
  • вітрогенератори перетворять енергію повітряних мас в електроенергію за допомогою ветротурбины.

Вітрогенератори

Детальніше зупинимося на вітрогенераторах (їх ще називають ветроустановками). Простий малопотужний вітрогенератор зазвичай складається з щогли, що як правило, зміцнюється розтяжками, на яку встановлюється ветротурбина.

Ця ветротурбина розкручується гвинтом, що приводить в рух ротор електрогенератора. До складу пристрою, окрім електрогенератора, також входять акумулятор з контроллером заряду і інвертор, підключений до електромережі.

Чи знаєте ви? До 2016 року загальна потужність усіх ветрогенераторных установок у світі склала 432 ГВт. Таким чином, вітроенергетика перевершила по потужності атомну енергетику.

Схема роботи цього пристрою досить проста: під дією вітру обертається гвинт, розкручуючи ротор, електрогенератор виробляє змінний електрострум, який перетвориться контроллером заряду в постійний струм. Цим струмом заряджається акумулятор. Постійний струм, що поступає з акумулятора, перетвориться інвертором в змінний струм, параметри якого відповідають параметрам електромережі.

Промислові пристрої монтуються на вежах. Вони додатково обладналися поворотним механізмом, анемометром (прилад для виміру швидкості і напряму вітру), облаштуванням зміни кута повороту лопатей, системою гальмування, силовою шафою з ланцюгами, що управляють, системами пожежогасінні і захисту від блискавок, системою передачі даних про роботу установки і т. д.

інші статті  Груша Москвичка

Типи вітрогенераторів

По розташуванню осі обертання відносно земної поверхні ветроустановки ділять на вертикальні і горизонтальні. Простою вертикальною моделлю є установка з ротором Савониуса .

У ній дві або більше за лопаті, які є порожнистими напівциліндрами (циліндри, розрізані навпіл по вертикалі). Ротор Савониуса Існують різні варіанти компонування і конструкції цих лопатей : симетрично закріплені, такі, що заходять краями один за одного, з аеродинамічним профілем.

Перевагою ротора Савониуса є простота і надійність конструкції, крім того, його робота не залежить від напряму вітру, недоліком-низький ККД (не більше 15%).

Чи знаєте ви? Вітряні млини з’явилися приблизно в 200 році до н. э. у Персії (Ірані). Вони використовувалися для виробництва борошна із зерна. У Європі подібні млини з’явилися лише в XIII столітті.

Іншою вертикальною конструкцією є ротор Дарині . Його лопаті є крилами з аеродинамічним профілем. Вони можуть бути дугоподібними, Н-образними, спіралевидними. Лопатей може бути дві і більше. Ротор Дарині Перевагами такого вітрогенератора є:

  • його високий ККД,
  • знижений шум при роботі,
  • порівняно проста конструкція.

З недоліків відзначаються:

  • велике навантаження на щоглу (із-за ефекту Магнуса);
  • відсутність математичної моделі роботи цього ротора, що утрудняє його вдосконалення;
  • швидкий знос із-за відцентрових навантажень.

Ще одним видом вертикальних установок є геликоидный ротор . Він оснащений лопатями, які закручені уздовж осі, що несе. Геликоидный ротор Це забезпечує довговічність конструкції і високий ККД. Недоліком є висока вартість із-за складності виготовлення.

Багатолопатевий тип вітряка є конструкцією з двома рядами вертикальних лопатей-зовнішнім і внутрішнім. Ця конструкція дає найбільший ККД, проте відрізняється високою вартістю.

Горизонтальні моделі відрізняються:

  • кількістю лопатей (однолопатеві і з великою кількістю);
  • матеріалом, з якого виготовлені лопаті (жорсткі або гнучкі вітрильні);
  • змінюваним або фіксованим кроком лопатей.

Конструктивно вони усі схожі. В цілому вітрогенератори такого типу відрізняються високим ККД, але вони потребують постійного підстроювання під напрям вітру, що вирішується використанням в конструкції хвоста-флюгера або автоматичним позиціонуванням установки за допомогою поворотного механізму за свідченнями датчика.

Вітрогенератор своїми руками

Вибір моделей вітрогенераторів на ринку щонайширший, доступні облаштування самих різних конструкцій і різної потужності. Але просту установку можна зробити самостійно.

інші статті  Карликові жоржини: як виростити "веселих дітей"

Рекомендуємо почитати про те, як побудувати басейн, баню, льох і веранду, а також як зробити мангал, перголу, альтанку, сухий струмок, водоспад і доріжку з бетону своїми руками..

Пошук відповідних матеріалів

В якості генератора рекомендується узяти трифазний на постійних магнітах, наприклад, тракторний. Але можна виготовити його з електромотора, про що буде детальніше сказано нижче. Важливе питання підбору лопатей. Якщо вітряк вертикального типу, зазвичай використовують варіації ротора Савониуса. пошук відповідних матеріалів Тракторний генератор Для виготовлення лопатей цілком підійде місткість циліндричної форми, наприклад, старе виварювання. Але, як говорилося вище, вітрогенератори такого типу мають низький ККД, а виготовити лопаті складнішої форми для вертикального вітряка навряд чи вийде. У самоделках зазвичай використовують чотири напівциліндричні лопаті.

Що стосується ветроустановок горизонтального типу, то для малопотужної установки оптимальною є однолопатева конструкція, проте при усій її уявній простоті украй важко буде виготовити збалансовану лопать кустарним чином, а без цього вітряк часто виходитиме з ладу.

Важливо! Не варто захоплюватися великою кількістю лопатей, адже вони при роботі можуть утворювати так звану “повітряну шапку”, із-за якої повітря огинатиме вітряк, а не проходити крізь нього. Для саморобних облаштувань горизонтального типу оптимальними вважаються три лопаті крыльчатого типу.

  • У горизонтальних вітряках можна застосовувати лопаті двох типів : вітрильні і крыльчатые. Вітрильні дуже прості, це усього лише широкі смуги, що зовні нагадують лопаті вітряних млинів. Мінусом таких елементів є дуже низький ККД. В цьому відношенні набагато перспективнее крыльчатые лопаті. У домашніх умовах їх зазвичай виготовляють з 160 мм ПВХ труб по лекалу.

Можна використати і алюміній, але це обійдеться значно дорожче. До того ж виріб з ПВХ труби спочатку має вигин, який надає їй додаткові аеродинамічні властивості. пошук відповідних матеріалів Лопаті з ПВХ труби Довжина лопатей підбирається за наступним принципом: чим потужніше вихідна потужність вітряка, тим вони довші; чим їх більше, тим вони коротші. Приміром, для трилопатевого вітряка на 10 Вт оптимальною є довжина 1,6 метра, для чотирилопатевого-1,4 м.

Якщо потужність складає 20 Вт, то показник поміняється на 2,3 м для трилопатевого і 2 м для чотирилопатевого.

Основні етапи виготовлення

Нижче наведений приклад самостійного виготовлення горизонтальної трилопатевої установки з переробкою в генератор асинхронного двигуна від пральної машини.

Переробка двигуна

Одним з ключових моментів створення вітрогенератора власними руками є переробка електродвигуна в електрогенератор. Для переробки використовується електродвигун від старої пральної машини ще радянського виробництва.

  1. З двигуна знімається ротор і проточується на нім широка канавка.
  2. По усій довжині канавки наклеюються неодимові магніти прямокутної форми (розміри 19х10х1 мм) парами, по одному магніту з кожного краю канавки один навпроти одного, не враховуючи їх полярність. Зафіксувати наклеєні магніти можна епоксидною смолою.
  3. Електродвигун збирається.
  4. Для збору пристрою, що перетворює змінний струм в постійний, використовуються зарядні пристрої для мобільних телефонів на 5 В і 1 А (не можна використати пристрій на мікросхемі, тільки транзисторний).
  5. Блок живлення розбирається.
  6. Випаюється USB і вилка.
  7. Плати трьох підготовлених блоків живлення сполучають послідовно і збирають у вигляді єдиної зборки.
  8. Вхід зібраної зборки на 220 В підключають до генератора, вихід-до контроллера зарядки акумулятора.
інші статті  Карликовий кролик Гермелин : характеристика породи

Відео: як переробити двигун для вітрогенератора Для збільшення сили струму можна використати декілька складок, сполучених паралельно.

Кожному хазяїну частки будинку або дачної ділянки буде корисно дізнатися: як виготовити дерев’яну бочку, драбину з дерева, як утеплити дерев’яну підлогу, як зробити диван з піддонів, крісло гойдалку, побудувати льох в гаражі, тандир, вогнище в ландшафтному дизайні і голландську піч своїми руками..

Створення корпусу і лопатей

Наступним етапом виготовлення вітряка є зборка основи, на яку монтуються елементи вітрогенератора.

  1. Основа зварюється із сталевих труб у вигляді конструкції, одна оконцовка якій роздвоєна, укріплена поперечними елементами, інша-одинарна під кріплення хвоста пристрою.
  2. На роздвоєній оконцовке висвердлюються 4 отвори під кріплення електрогенератора. створення корпусу і лопатей
  3. Монтується поворотна частина на основі підшипника. створення корпусу і лопатей
  4. До підшипника кріпиться фланець з монтажними отворами.
  5. Виготовляється хвіст з металевого листа. створення корпусу і лопатей
  6. Конструкція зачищається і забарвлюється. створення корпусу і лопатей
  7. Забарвлюється хвіст.
  8. З тонкого металевого листа виготовляється і забарвлюється захисний кожух-обтічник.
  9. Після обсихання забарвлених елементів на основу встановлюється електрогенератор, кріпиться кожух і хвіст. створення корпусу і лопатей
  10. Лопаті кріпляться на крильчатку від системи охолодження тракторного двигуна.
  11. До лопатей приварюються розпірки (в даному випадку лопаті металеві).

Відео: як зробити вітрогенератор

Важливо! Висота щогли вітрогенератора повинна складати не менше 6 метрів. Основа під неї бетонується.

Як бачимо, зібрати ветроустановку власними руками не так вже і просто. Це вимагає певних навичок і знань в області електротехніки і електроніки. Але для людей, що мають такі знання, це завдання цілком під силу. До того ж саморобний вітряк обійдеться значно дешевше за покупну конструкцію.


2019 Сад і город