Основа домашнего ветрогенератора
Тема изготовления и установки самодельных ветряных генераторов очень широко представлена в сети Интернет. Однако большая часть материала – это банальное описание принципов получения электрической энергии от природных источников.
Теоретическая методика устройства (установки) ветрогенераторов уже давно известна и вполне понятна. А вот как обстоят дела практически в бытовом секторе – вопрос, раскрытый далеко не полностью.
Чаще всего в качестве источника тока для самодельных домашних ветрогенераторов рекомендуют выбирать автомобильные генераторы или асинхронные двигатели переменного тока, дополненные неодимовыми магнитами.
Процедура переделки асинхронного электродвигателя переменного тока под генератор для ветряка. Заключается в изготовлении «шубы» ротора из неодимовых магнитов. Крайне сложный и долговременный процесс
Однако оба варианта требуют существенной доработки, нередко сложной, дорогостоящей, отнимающей много сил и времени.
Куда проще и легче во всех отношениях установить электродвигатели, подобные тем, что выпускались прежде и выпускаются теперь фирмой Ametek (пример) и другими.
Для домашней ветрогенераторной установки подходят моторы постоянного тока напряжением 30 – 100 вольт. В режиме генератора от них можно получить примерно 50% от заявленного рабочего напряжения.
Следует отметить: при работе в режиме генерации электродвигатели постоянного тока требуется раскручивать до скорости выше номинальной.
При этом каждый отдельно взятый мотор из десятка одинаковых экземпляров, может показывать совершенно разные характеристики.
Поэтому оптимальный подбор электродвигателя к домашнему ветрогенератору логичен при следующих показателях:
- Высокий параметр рабочего напряжения.
- Низкий параметр RPM (угловая скорость вращения).
- Высокое значение рабочего тока.
Так, удачным под установку выглядит мотор производства фирмы Ametek с рабочим напряжением 36 вольт и угловой скоростью вращения — 325 об/мин.
Именно такой электродвигатель используется в конструкции ветрогенератора – установки, что описана ниже в качестве примера домашнего ветряка.
Мотор постоянного тока для домашнего ветрогенератора. Оптимальный вариант из числа продуктов, изготовленных фирмой Ametek. Также удачно подходят подобные электродвигатели производства других фирм
Проверить эффективность любого похожего мотора несложно. Достаточно подключить к электрическим выводам обычную автомобильную лампу накаливания на 12 вольт и крутануть вал мотора рукой. При хороших технических показателях электродвигателя лампа обязательно зажжётся.
Расчет мультипликатора
Генераторная установка имеет наклонную токоскоростную характеристику: с ростом оборотов ротора увеличивается максимальная отдаваемая им мощность. Следовательно, чтобы обеспечить наибольшую эффективность тихоходного ветрогенератора, нам понадобится мультипликатор с большим коэффициентом повышения.
Для самодельной конструкции наиболее оптимальное решение — это ременной мультипликатор: он прост в изготовлении и требует минимума станочных работ. Коэффициент повышения оборотов у него будет равен отношению диаметра ведущего шкива, связанного с осью винта, к диаметру ведомого шкива генератора. При необходимости передаточное число будет легко скорректировать заменой одного из шкивов.
При проектировании мультипликатора нужно учитывать как средние обороты лопастного узла, так и токоскоростную характеристику генератора. Если мы используем серийный автомобильный генератор, то ее без труда можно найти в Интернете, с самодельными же конструкциями, скорее всего, придется идти методом проб и ошибок.
Для примера возьмем распространенный тракторный генератор, о котором уже писали выше.
Взяв расчетную мощность нашей ветроустановки в 90 ватт, найдем точку на графике, соответствующую выходу генератора на эту мощность. При номинальном напряжении 14 В нам потребуется токоотдача не менее 6,5 А — согласно графику, это произойдет при оборотах чуть выше 1000 об/мин. Пусть винт нашей конструкции вращается ветром со скоростью 60 об/мин (ветер средней силы). Значит, нам потребуется как минимум двадцатикратное соотношение диаметров шкивов — для 70-миллиметрового шкива генератора шкив ветряка должен будет иметь диаметр почти полтора метра, что неприемлемо. Это недвусмысленно намекает, насколько мала эффективность ветрогенераторов такого типа — без сложного многоступенчатого редуктора, который сам по себе приведет к большим потерям мощности, вывести автомобильный генератор на рабочий режим практически невозможно.
Фото ветрогенераторов своими руками
https://youtube.com/watch?v=EvsQSQl_axc
Также рекомендуем просмотреть:
- Идеи как сделать станок для сверления
- Какую люстру лучше выбрать
- Направленные Wi-Fi антенны
- Советы по выбору раздвижных дверей
- Как выбирать кондиционер для квартиры
- Капает и течет смеситель
- Усилитель звука своими руками
- Как сделать римские шторы
- Идеи самодельных электрогенераторов
- Концепция вечных фонариков
- Схема как сделать самодельный металлоискатель
- Идеи маленькой гардеробной
- Почему потеют пластиковые окна
- Идеи как использовать пространство под лестницей
- Технологии производства древесного угля
- Идеи обустройства кладовок в квартире
- Советы как выбрать качественные пластиковые окна
- Как выбрать вытяжку на кухню
- Идеи, как сделать поделку из пряжи
- Какие уровни лучше выбирать
- Как выбрать хороший роутер для дома
- Какой шуруповерт лучше выбрать
- Советы как выбрать хороший холодильник
- Как сделать красивый кристалл
- Как работать с краном под давлением
- Эффективные способы как выкрутить сломанный болт
- Самодельные фонарики своими руками
- Лучшие идеи как хранить игрушки
- Как выбрать хороший пылесос
- Рекомендации как правильно выбрать ванну
- Какое отопление лучше выбрать
- Какой котел для отопления выбрать
- Какую кухню лучше выбрать
- Как выбрать качественную плитку
- Какие обои лучше выбирать
- Советы для выбора пола
- Лучшие идеи строительных лесов
- Какие увлажнители воздуха лучше
- Какие окна лучше выбрать
- Как выбрать ортопедическую подушку и матрас
- Лучшие идеи зонирования пространства
- Какой матрас лучше выбрать
- Быстрая и пошаговая уборка квартиры
- Что такое акустический выключатель
- Как сделать генератор дыма
- Самодельный пресс из домкрата
- Как сделать солнечную батарею
- Какой аудиопередатчик лучше покупать
- Приспособления для нарезки бутылок
- Индукционные системы для отопления
- Идеи электровелосипедов своими руками
- Самодельные стельки с подогревом
- Фильтры низких и высоких частот
- Как сделать воскотопку
- Идеи самодельного пескоструя
- Как сделать точилку для ножа
- Советы для правильного выбора смесителей
- Современные варианты перегородок
- Меловые доски в интерьере
- Рекомендации по выбору ламината
- Как нужно выбирать стиральные машины
- Как устранить трещину на лобовом стекле
- Правильная установка розеток
- Как правильно выбирать диван
- Как выбирать газовые котлы по критериям
- Советы как правильно выбирать утюг
- Как правильно выбирать телевизоры
- Разновидности направляющих для ящиков
- Как правильно выбирать шторы
Место установки ветрогенератора
Ветрогенератор, описываемый здесь, установлен на 4-х метровой опоре на краю горы. Трубный фланец, который установлен снизу генератора обеспечивает легкую и быструю установку ветрогенератора — достаточно прикрутить 4 болта. Хотя для надежности, лучше приварить.
Обычно, горизонтальные ветрогенераторы «любят» когда ветер дует с одного направления, в отличии от вертикальных ветряков, где за счет флюгера, они могут поворачиваться и им не важно направление ветра. Т.к
данный ветряк установлен на берегу скалы, то ветер там создает турбулентные потоки с разных направлений, что не очень эффективно для данной конструкции
данный ветряк установлен на берегу скалы, то ветер там создает турбулентные потоки с разных направлений, что не очень эффективно для данной конструкции.
Нюансы применения ветрогенераторов
В настоящее время ветряные турбины используются в различных сферах народного хозяйства. Промышленные модели разной мощности применяются нефтегазовыми, телекоммуникационными компаниями, буровыми и геолого-разведочными станциями, производственными объектами и государственными учреждениями.
Особо следует отметить важность применения ветряных установок для оперативного восстановления нарушенного электричества при катаклизмах и стихийных бедствиях. С этой целью ветрогенераторы часто применяются подразделениями МЧС
Бытовые ветротурбины прекрасно подходят для организации освещения и отопления коттеджных поселков и частных домов, а также для хозяйственных целей на фермах.
При этом следует учесть некоторые моменты:
При выборе модели следует учесть, что показатель мощности, указанный на устройстве, достигается лишь при максимальной скорости ветра. Так, установка в 300В будет вырабатывать указанное количество энергии лишь при скорости потоков воздуха в 10-12 м/с.
Желающим соорудить ветрогенератор собственными руками мы предлагаем следующую статью, в которой детально изложена полезная информация.
Общий принцип работы
Основным рабочим органом ветрогенератора являются лопасти, которые и вращает ветер. В зависимости от расположения оси вращения ветрогенераторы делятся на горизонтальные и вертикальные:
Горизонтальные ветрогенераторы наиболее широко распространены. Их лопасти имеют конструкцию, аналогичную пропеллеру самолета: в первом приближении это — наклонные относительно плоскости вращения пластины, которые преобразуют часть нагрузки от давления ветра во вращение
Важной особенностью горизонтального ветрогенератора является необходимость обеспечения поворота лопастного узла сообразно направлению ветра, так как максимальная эффективность обеспечивается при перпендикулярности направления ветра к плоскости вращения.
Лопасти вертикального ветрогенератора имеют выпукло-вогнутую форму. Так как обтекаемость выпуклой стороны больше, чем вогнутой, такой ветрогенератор вращается всегда в одном направлении независимо от направления ветра, что делает ненужным поворотный механизм в отличие от горизонтальных ветряков
Вместе с тем, за счет того, что в любой момент времени полезную работу выполняет только часть лопастей, а остальные только противодействуют вращению, КПД вертикального ветряка значительно ниже, чем горизонтального: если для трехлопастного горизонтального ветрогенератора этот показатель доходит до 45%, то у вертикального не превысит 25%.
Поскольку средняя скорость ветров в России невелика, даже большой ветряк большую часть времени будет вращаться достаточно медленно. Для обеспечения достаточной мощности электропитания от должен соединяться с генератором через повышающий редуктор, ременной или шестеренчатый. В горизонтальном ветряке блок лопасти-редуктор-генератор устанавливается на поворотной головке, которая дает им возможность следовать за направлением ветра
Важно учесть, что поворотная головка должна иметь ограничитель, не дающий ей сделать полный оборот, так как иначе проводка от генератора будет оборвана (вариант с использованием контактных шайб, позволяющих головке свободно вращаться, более сложен). Для обеспечения поворота ветрогенератор дополняется направленным вдоль оси вращения рабочим флюгером
Наиболее распространенный материал для лопастей — это ПВХ-трубы большого диаметра, разрезаемые вдоль. По краю к ним приклепываются металлические пластины, приваренные к ступице лопастного узла. Чертежи такого рода лопастей наиболее широко распространены в Интернете.
На видео рассказывается про ветрогенератор, изготовленный своими руками
Принцип работы ветряной установки
При отсутствии или частых перебоях электричества лучше сделать своими руками мини ветрогенератор или несколько ветроэлектрических установок (ВЭУ) для индивидуального электроснабжения. Самодельное устройство превращает кинетическую энергию ветра в механическую за счет вращения ветроколеса. Вначале механическая энергия, вращающая ротор, превращается в трехфазный переменный ток. Энергетический поток через контроллер накапливается в аккумуляторной батарее постоянного тока. В заключении инвертор напряжения видоизменяет ток для снабжения электроэнергией приборов и освещения.
Принцип работы ветряка прост и заключается в воздействии трех видов силы на лопасти. Импульсная и подъемная преодолевают систему тормозящей силы и запускают в движение маховик. После формирования ротором магнитного поля на неподвижной части генератора, ток запускается по проводам.
Сферы применения устройства
По сути ветряные установки способны обеспечить энергией объекты разного назначения. ВЭУ больших мощностей подходят для энергоснабжения в промышленных масштабах. Правильно сконструированные самодельные устройства дают собственнику участка бесперебойное электроснабжение. Изготовить ветрогенератор для частного дома своими руками можно с минимальными трудовыми и денежными тратами.
Преимущества аппарата
Главным достоинством домашней ветроустановки считают экономию на платежах за электроэнергию. Затраченные деньги на детали и установку окупаются поставками бесплатного электричества.
Дополнительные плюсы самодельного ВЭУ:
Выбор размера ветряка
Подбирать размер этой установки нужно исходя из желаемого количества электроэнергии и скорости ветра, а также его плотности, в вашем регионе. Сразу нужно уточнить что расчет мощности будет производится для ветрогенератора заводского изготовления, не сделанного своими руками из подручных деталей.
Количество необходимой электроэнергии вы можете постучать по счетам за последний год или взять произвольное (желаемое) количество.
Скорость и плотность ветра можно найти в сети, например на сайте метеослужбы. Указывать какие то цифры в этой статье я не будут, так как регионов много и климат очень быстро меняется в последние годы.
Существует несколько формул
1. Самая простая и понятная среднестатистическому человеку, однако полученные данные могут иметь определенную погрешность. По ней можно рассчитать кинетический ветрогенератор с горизонтальным валом:
AEO = 1.64 * D*D * V*V*V
Где:
- AEO — электроэнергия, которую вы хотите получить за год.
- D — диаметр ротора, который обозначается в метрах.
- V — среднегодовая скорость ветра, обозначается в м/сек.
2. Более сложная формула, которую используют для своих расчетов компании, занимающиеся продажей и установкой такого оборудования на профессиональном уровне.
P = V3 * ρ * S
Где:
- V – скорость ветра в метрах в секунду.
- ρ – плотность воздуха, единица измерения – кг/м3
- S – площадь лопастей, на которую дует воздушный поток, единица измерения – м2 (нужно смотреть по тех. описанию производителя).
- P – Количество кВт, которое можно получить.
Пример расчета P = 53 * 1,25 * 33 = 5156 Вт
Эффективность выработки электроэнергии напрямую зависит от диаметра лопастей ротора, посмотреть примерную производительность можно по таблице ниже.
В этой таблице указаны примерные данные, которые можно получить в зависимости от диаметра ротора, высоты установки ветрогенератора и скорости ветра.
| Максимальная вырабатываемая мощность, кВт | Диаметр ротора, м | Высота мачты, м | Скорость ветра м/с |
| 0,55 | 2,5 | 6 | 8 |
| 2,6 | 3,2 | 9 | 9 |
| 6,5 | 6,4 | 12 | 10 |
| 11,2 | 8 | 12 | 10 |
| 22 | 10 | 18 | 12 |
3. В случаи с вертикальным ротором (осью) расчеты необходимо производить по другой формуле.
P=0.6*S*V^3
Где:
- P– мощность Ватт
- S– рабочая площадь лопастей кв.м.
- V^3– Скорость ветра в кубе м/с
Более сложная, но более точная формула
P*= krV 3S/2, .
Где:
- r — плотность воздуха,
- V — скорость потока в м/с.
- S — площадь потока в квадратных метрах
- k — коэффициент эффективности турбины ветрогенератора в значении 0,2-0,5
При выборе ветряки необходимо смотреть на рекомендуемую производителем скорость ветра. Как правило, установки для частного использования, имеют такой диапазон: 2-11 М в секунду.
Конструкция ветряной электростанции
Конструкция ветряка:
- Мачта (может быть трубчатого типа или «ферма»):
- Турбина – это ротор, предназначенный для того, чтобы превратить энергию прямолинейного движения воздушного потока;
- Система управления турбиной;
- Генератор преобразовывает энергию ветра в электрическую;
- Ланка передачи энергии (мультипликатор или сам вал);
- Выпрямитель (поскольку зачастую в ветряках используются генераторы переменного тока для того, чтобы правильно зарядить аккумулятор или отправить энергию в сеть (бытовой сегмент));
- Система азимутального привода или хвост (иногда устанавливаются машины, у которых к ветряку прикрепляется «хвост», он ориентируется по ветру самостоятельно).
Нюансы применения ветрогенераторов
В настоящее время ветряные турбины используются в различных сферах народного хозяйства. Промышленные модели разной мощности применяются нефтегазовыми, телекоммуникационными компаниями, буровыми и геолого-разведочными станциями, производственными объектами и государственными учреждениями.
Ветряк может использоваться в качестве дополнительного источника энергии в больницах и других учреждениях, чтобы обеспечить непрерывную подачу электроэнергии в аварийных ситуациях
Особо следует отметить важность применения ветряных установок для оперативного восстановления нарушенного электричества при катаклизмах и стихийных бедствиях. С этой целью ветрогенераторы часто применяются подразделениями МЧС. Бытовые ветротурбины прекрасно подходят для организации освещения и отопления коттеджных поселков и частных домов, а также для хозяйственных целей на фермах
Бытовые ветротурбины прекрасно подходят для организации освещения и отопления коттеджных поселков и частных домов, а также для хозяйственных целей на фермах.
При этом следует учесть некоторые моменты:
- Устройства до 1 кВт могут дать достаточное количество электроэнергии лишь в ветряных местах. Обычно выработанной ими энергии хватает лишь на светодиодное освещение и питание мелких электронных приборов.
- Чтобы полностью обеспечить электричеством дачу (загородный домик) понадобится ветряной генератор мощностью свыше 1 кВт. Такого показателя достаточно для питания осветительных приборов, а также компьютера и телевизора, однако его мощности недостаточно, чтобы снабдить электричеством круглосуточно работающий современный холодильник.
- Для обеспечения энергией коттеджа понадобится ветряк мощностью 3-5 кВт, однако даже такого показателя не хватит для отопления домов. Чтобы воспользоваться подобной функцией необходим мощный вариант, начиная от 10 кВт.
При выборе модели следует учесть, что показатель мощности, указанный на устройстве, достигается лишь при максимальной скорости ветра. Так, установка в 300В будет вырабатывать указанное количество энергии лишь при скорости потоков воздуха в 10-12 м/с.
Желающим соорудить ветрогенератор собственными руками мы предлагаем следующую статью, в которой детально изложена полезная информация.
