Мощный мультипликатор для ветряка своими руками. Сделаем ветряной генератор своими руками

Мощности самодельного ветрогенератора будет достаточно для зарядки аккумуляторных батарей разнообразной техники, обеспечения освещения и в целом работы бытовых электроприборов. Установив ветрогенератор, вы избавите себя от расходов на электроэнергию. При желании рассматриваемый агрегат можно собрать своими руками. Нужно лишь определиться с основными параметрами ветрогенератора и сделать все в соответствии с инструкцией.

Конструкция ветрогенератора включает в себя несколько лопастей, вращающихся под воздействием ветряных потоков. В результате такого воздействия создается энергия вращения. Образовавшаяся энергия посредством ротора поступает на мультипликатор, который в свою очередь передает энергию на электрогенератор.

Также существуют конструкции ветрогенераторов без мультипликаторов. Отсутствие мультипликатора позволяет существенно повысить производительнос ть установки.

Ветрогенераторы можно устанавливать как по отдельности, так и группами, объединенными в ветропарк. Также ветродвигатели можно комбинировать с дизельными генераторами, что позволит экономить топливо и обеспечить максимально эффективную работу системы электрообеспечен ия дома.

Что нужно знать до начала сборки ветрогенератора?

Перед началом сборки ветрогенератора вам нужно определиться с рядом основных моментов.

Первый шаг. Выберите подходящий тип конструкции ветродвигателя. Установка может быть вертикальной и горизонтальной. В случае самостоятельной сборки лучше отдавать выбор в пользу именно вертикальных моделей, т.к. они более просты в изготовлении и балансировке.

Второй шаг. Определите подходящую мощность. В этом моменте все индивидуально – ориентируйтесь на собственные потребности. Для получения большей мощности нужно увеличивать диаметр и массу рабочего колеса.

Увеличение этих характеристик приведет к возникновению определенных сложностей на этапе закрепления и балансировки колеса ветрогенератора. Учитывайте данный момент и объективно оценивайте свои возможности. Если вы новичок, рассмотрите вариант с установкой нескольких ветрогенераторов средней мощности вместо одного очень производительног о агрегата.

Третий шаг. Подумайте, сможете ли вы самостоятельно изготовить все элементы ветрогенератора. Каждая деталь должна быть точно просчитана и сделана в полном соответствии с заводскими аналогами. При отсутствии необходимых навыков лучше купите готовые элементы.

Четвертый шаг. Выберите подходящие аккумуляторные батареи. От автомобильных аккумуляторов лучше отказаться, т.к. они недолговечны, взрывоопасны и требовательны в уходе и обслуживании.

Более предпочтительным вариантом являются герметичные аккумуляторы. Они стоят в пару раз дороже, зато служат в несколько раз дольше и в целом отличаются более высокими характеристиками.

Отдельное внимание уделите выбору подходящего количества лопастей. Самыми популярными являются ветрогенераторы с 2-мя и 3-мя лопастями. Однако у подобных установок есть ряд недостатков.

При работе генератора с 2-мя или 3-мя лопастями имеют место мощные центробежные и гироскопические силы. Под воздействием упомянутых сил существенно возрастает нагрузка на основные элементы ветрогенератора. При этом в некоторых моментах силы действуют в противовес друг другу.

Чтобы нивелировать поступающие нагрузки и сохранить конструкцию ветрогенератора в целостности, нужно выполнить грамотный аэродинамический расчет лопастей и изготовить их в точном соответствии с расчетными данными. Даже минимальные погрешности в несколько раз уменьшают КПД установки и повышают вероятность скорой поломки ветрогенератора.

При работе быстроходных ветродвигателей создается много шума, в особенности, если идет речь о самодельных установках.Чем больший размер будут иметь лопасти, тем сильнее будет шум. Этот момент накладывает ряд ограничений. К примеру, установить настолько шумную конструкцию на крыше дома уже не получится, если, конечно, владельцу не нравится ощущение жизни в условиях аэродрома.

Учитывайте, что с увеличением количества лопастей будет повышаться уровень вибрации, образующейся во время работы ветрогенератора. Двухлопастные установки более сложны в балансировке, особенно для неопытного пользователя. Следовательно, шума и вибрации от ветряков с двумя лопастями будет очень много.

Отдайте выбор в пользу ветрогенератора на 5-6 лопастей. Практика показывает, что такие модели являются наиболее оптимальными для самостоятельного изготовления и использования в домашних условиях.

Винт рекомендуется делать диаметром порядка 2 м. С работой по его сборке и балансировке справится практически любой желающий. Набравшись опыта, можете попробовать собрать и установить колесо с 12-ю лопастями. Сборка такого агрегата потребует больше усилий. Расход материалов и временные затраты тоже увеличатся. Однако 12 лопастей позволят даже при несильном ветре в 6-8 м/с получать мощность на уровне 450-500 Вт.

Учитывайте, что при 12 лопастях колесо будет довольно тихоходным, а это может привести к различным проблемам. К примеру, вам придется собрать специальный редуктор, более сложный и дорогой в изготовлении.

Таким образом, лучшим вариантом для начинающего домашнего мастера является ветрогенератор с колесом диаметром 200 см, оснащенным лопастями средней длины в количестве 6 штук.

Комплектующие и инструменты для сборки

Сборка ветряка потребует наличия множества различных комплектующих и дополнительных приспособлений. Соберите и купите все необходимое заранее, чтобы вам не пришлось отвлекаться на это в будущем.

В зависимости от условий конкретной ситуации перечень необходимых инструментов может немного меняться. В этом моменте вы самостоятельно сориентируетесь по ходу выполнения работы.

Пошаговое руководство по сборке ветрогенератора

Сборка и установка самодельного ветрогенератора выполняется в несколько этапов.

Первый этап. Подготовьте трехточечное бетонное основание. Глубину и в целом мощность фундамента определяйте в соответствии с типом грунта и климатическими условиями в месте строительства. Дайте бетону набрать прочность в течение 1-2 недель и установите мачту. Для этого заройте опорную мачту в землю примерно на 50-60 см и зафиксируйте с помощью растяжек.

Второй этап. Подготовьте ротор и шкив. Шкив представляет собой фрикционное колесо. По окружности такого колеса расположена канавка либо обод. При выборе диаметра ротора нужно ориентироваться на среднегодовое значение скорости ветра. Так, при средней скорости в 6-8 м/с ротор диаметром 5 м будет более эффективен, чем ротор на 4 м.

Третий этап. Изготовьте лопасти будущего ветрогенератора. Для этого возьмите бочку и разделите ее на несколько одинаковых частей в соответствии с выбранным количеством лопастей. Разметьте лопасти при помощи маркера, а затем вырежьте элементы. Для резки прекрасно подойдет болгарка, также можно использовать ножницы по металлу.

Четвертый этап. Скрепите днище бочки со шкивом генератора. Для крепления используйте болты. После этого вам нужно отогнуть лопасти на бочке. Не переборщите, иначе готовая установка будет работать нестабильно. Установите подходящую скорость вращения ветрогенератора путем изменения изгибов лопастей.

Пятый этап. Подключите провода к генератору и соберите их в цепь в дозе. Закрепите генератор на мачте. Провода подключите к генератору и мачте. Соберите генератор в цепь. Также подключите к цепи аккумулятор. Учитывайте тот факт, что максимально допустимая длина проводов в случае с такой установкой составляет 100 см. Подключите нагрузку при помощи проводов.

На сборку одного генератора уходит в среднем 3-6 часов, в зависимости от имеющихся навыков и в целом работоспособност и мастера.

Ветрогенератор требует регулярного ухода и обслуживания.

1. Через 2-3 недели после установки нового генератора нужно демонтировать прибор и убедиться в надежности имеющихся креплений . В целях собственной безопасности проверяйте крепления исключительно при слабом ветре.
2. Смазывайте подшипники как минимум 1 раз в 6 месяцев. При появлении первых признаков нарушения балансировки колеса сразу же снимите его и устраните имеющиеся неисправности. Самым частым признаком разбалансировки является нехарактерное дрожание лопастей.
3. Не менее чем раз в 6 месяцев проверяйте щетки токоприемника . Каждые 2-6 лет красьте металлические элементы установки. Регулярная покраска защитит металл от разрушения под воздействием коррозии.
4. Следите за состоянием генератора . Регулярно проверяйте, не перегревается ли генератор во время работы. Если поверхность установки нагревается до такого состояния, что на ней становится очень трудно держать руку, отнесите генератор в мастерскую.
5. Контролируйте состояние коллектора . Любые загрязнения нужно в кратчайшие сроки удалять с контактов, т.к. они существенно снижают эффективность работы установки. Следите и за механическим состоянием контактов. Перегрев агрегата, сгоревшие обмотки и прочие подобные дефекты – все это должно сразу же устраняться.

Таким образом, в сборке ветрогенератора нет ничего сложного. Достаточно лишь подготовить все необходимые элементы, собрать установку по инструкции и подключить готовый агрегат к электросети. Правильно собранный ветрогенератор для дома станет надежным источником бесплатной электроэнергии. Следуйте полученному руководству и все получится.

Удачной работы!

Видео – Ветрогенераторы для дома своими руками

Ветер является самым доступным, чистым бесплатным источником энергии. Существует специальное устройство, способное преобразовывать энергию ветра. Называется оно ветрогенератор. В этой статье мы расскажем, как сделать ветрогенератор своими руками из самых обычных, подручных материалов.

Ветрогенератор – это ветроколесо с большими лопастями, редуктором (специальным механизмом, который преобразует и передает крутящий момент), мачтой для установки устройства, аккумуляторной батареей и инвертором (он необходим для преобразования полученного постоянного тока в эффективный переменный ток).

Основной принцип работы устройства

Энергия ветра потоком вращает колесо ветряка с лопастями, через редуктор крутящий момент начинает передаваться на генераторный вал. Так происходит превращение механической энергии в электрическую.

Рабочая мощность ветрогенераторов прямо пропорциональна параметрам ветроколеса, скорости ветра (по среднему показателю) и высоте мачты. Обычно диаметр лопастей ветрогенераторов может варьировать от 0,5 до 50 метров.

Экономическая выгода

Применение ветрогенераторов экономически выгодно в той местности, где показатель среднегодовой скорости ветра составляет не менее 4 м/с. Этот параметр можно уточнить, воспользовавшись «Картой ветровых ресурсов России». Ветрогенераторы начинают работу при скорости ветра от 2 м/с. Даже при такой скорости ветра могут заряжаться батареи.

Большинство существующих ветрогенераторов относят к сетевым турбинам. Это означает, что они работают лишь при наличии электрической сети (локальной или централизованной, например, при помощи дизельных генераторов). Это объясняется нестабильностью потоков ветра. Сеть выполняет в данном случае стабилизирующий эффект.

Основное условие использования сетевого ветрогенератора - мощность сети обязательно должна быть выше мощности ветродвигательной установки минимум в 1,8 раза.

Принцип работы устройства

При мощных потоках ветра лопасти ветрогенератора начинают вращаться. Получаемая энергия вращения начинает передаваться на мультипликатор (электрический генератор) через ротор. Существуют конструкции ветрогенератора, где не устанавливают мультипликатор для увеличения производительности. Ветродвигатели могут функционировать по одному, как единичный комплекс или большими группами, образуя своеобразный ветропарк.

Типы

Перед тем как сделать ветрогенератор, нужно определиться, какой тип устройства будет изготавливаться – горизонтальный или вертикальный (роторный). Более простой и доступный вариант – монтаж вертикального ветрогенератора, так как у этой системы выше коэффициент эффективного воздействия ветра, а балансировка устройства значительно легче.

Мощность устройства

Чем мощнее будет выбранный генератор, тем больше будет диаметр и вес ветроколеса. Это значит, что существенно балансировка и закрепление конструкции усложнятся.

Комплектующие детали и элементы:

• генератор 12V;
• аккумулятор 12V (можно взять автомобильный, но лучше приобрести альтернативный, стоимость его около 40 у.е., но он более долговечный и безопасный);
• ротор 1,5-2 м;
• большое металлическое ведро или металлическая бочка (из нержавейки или алюминия);
• реле для зарядки аккумулятора;
• реле заряда лампы (например, автомобильное);
• полугерметичный выключатель;
• вольтметр (можно взять автомобильный или от любого бывшего в употреблении измерительного устройства);
• большая доза наружная (распределительная коробка);
• мачта с высотой от 2 до 10 метров (можно сделать самостоятельно из труб ПВХ и металлических комплектующих для основания);
• провода;
• четыре болта марки М6;
• 2 хомута или нержавеющая проволока (для крепления к мачте).

Основные инструменты:

• Ключи;
• Отвертка;
• Дрель со сверлами;
• Кусачки.

Перед установкой конструкции мачты заливают фундамент по объему сечения трубы и основания, с учетом нюансов климата и грунта на участке. Мачту с ветродвигателем устанавливают после достижения бетонной смеси максимальной прочности (должно пройти не меньше недели). Менее надежным вариантом является простое зарывание мачты в грунт на полметра с использованием растяжек.

Далее делают ротор и переделывают шкив (фрикционное колесо с канавкой или ободом по окружности, передающее движение канату или приводному ремню) генератора. Выбирают диаметр ротора, исходя из среднестатистической скорости ветра. Диаметр ротора подбирают по среднегодовому показателю скорости ветра. По факту, до скорости 6-7 м/с производительная мощность у ротора 3 м будет выше.

Бочку нужно разделить на 4 абсолютно равные части при помощи маркера и рулетки. Далее вырезают будущие лопасти болгаркой или ножницами по металлу. Их крепят болтами к днищу и шкиву.

Места для болтов измеряют очень точно, чтобы в дальнейшем не приходилось постоянно регулировать вращение.

На бочке отгибают лопасти, это нужно делать аккуратно, чтобы избежать слишком резких порывов при потоке ветра.

Соединение элементов

На следующем этапе присоединяют провода к генератору и собирают цепь в дозе. Крепят генератор к мачте, фиксируют провода к генератору и мачте. Затем соединяют в цепь генератор и подсоединяют в цепь аккумулятор. Подключают нагрузку при помощи проводов (сечением до 2.5 кВ). Скорость вращения устройства задается степенью изгиба лопастей. Такого ветрогенератора должно хватить для полного энергообеспечения дачи или загородного дома.

Увеличение выработки электроэнергии

Учтите, что увеличение мачты до 20-25 м может повысить среднюю скорость ветра до 30%. При этом выработка энергии возрастает в 1,5 раза. Также к приёму прибегают при пониженной скорости ветра (менее 4 м/с). При высокой мачте деревья и дома не будут препятствовать работе ветрогенератора.

Видео

В этом ролике хозяин самодельного ветрогенератора рассказывает о том, как собирал конструкцию.

Многие умельцы, особенно живущие в сельской местности, привлекают на свою службу возобновляемые источники энергии, а именно ветровые электроустановки.

Покупка промышленной ветрогенераторной установки выльется в довольно ощутимую копеечку, поэтому используя старую технику можно создать довольно приличный ветрогенератор.

Основная проблема заключается в получении номинальных электрических параметров, для этого устройство должно обладать высокой скоростью вращения.

Как сделать ветряк своими руками

В качестве генератора для ветряка своими руками используется отслуживший свой срок, генератор от сельскохозяйственной техники: с комбайна, трактора, автомобиля, скорость вращения в этих генераторах будет от 3 до 7 тыс. об/мин.

На практике оказывается, что ветроколесо роторного типа вертикального расположения может развить скорость примерно 60 об/мин, горизонтальное расположение вентиляторного трехлопастного колеса с горизонтальным расположением при скорости ветра достигает 300 об/мин.

Для того чтобы как сделать ветряк своими руками и достичь эффективной работы генератора рекомендуется применить мультипликатор (редуктор), существует несколько нюансов по применению редукторов.

1. Часть ветровой энергии уходит на потери в самом редукторе, поэтому его КПД не превышает 40%.
2. Для повышения скорости вращения генератора, повышается крутящий момент, чтобы это сделать надо повысить скорость выходного вала, добавив шестерни, что чревато понижением крутящего момента.

Формула этой зависимости выглядит так: М в = К*(М м +М с), где:
К – передаточное число;
М с – момент сопротивления;
М м – момент мультипликатора.

Из этой формулы следует что идеальным будет отсутствие мультипликатора. К сожалению, при изготовлении ветрогенератора своими руками от него невозможно отказаться.

Для мощного ветряка, сделанного своими руками, в качестве генератора также можно применить асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (Р н = 5,5 кВт; n = 960 об/мин; U н = 380/220 В).

Для мультипликатора можно взять редуктор от автомобиля, станка и т. д. главное, чтобы передаточное число (К) редуктора было = 5.

Лопасти ветрогенератора изготавливаются из стальной трубы, разрезанной по вдоль на четыре части, можно использовать самодельный профиль из пропитанной эпоксидной смолойстеклоткани, идеальны боковые вертолетные лопасти от МИ-24.

Для того чтобы асинхронный двигатель заработал в генераторном режиме, раскрутим двигатель до появления на его обмотках ЭДС. Затем необходимо поднять амплитуду фазного напряжения до 310 В при помощи резонансного явления, для этого к фазным обмоткам подключим конденсаторы, емкость конденсатора определяется по формуле С = 1/98696 х Lф, где Lф – индуктивность фазной обмотки, двигатель с вышеперечисленными характеристиками Lф – 120 мГн подставляем в формулу и получаем С = 1/98696 х 0,12 = 84мкФ, можно использовать конденсатор на 100 мКф.

Конденсатор можно использовать типа КБГ-МН или других типов, но с напряжением до 400 В, конденсаторную батарею лучше поместить в изолированный корпус.

Преимущества генератора для ветряка своими руками, построенного на основе асинхронного двигателя:

1. Невысокий клифактор (коэффициент гармоник) он не более 2%, что обуславливает высокий КПД и выработку только полезной энергии.
2. Отсутствие вращающихся обмоток и чувствительных к воздействию извне электронных деталей.
3. Длительный срок службы.
4. Выходное значение напряжения 220/380 В благодаря этому, нагрузку можно подключить напрямую от устройства, исключив инвертор.
5. Асинхронный генератор лучше защищен от влаги и загрязнений, имеет лучшую защиту от токов короткого замыкания и перегрузкам.

Максимальная простота и надежность устройства ветряка для дома своими руками достигается за счет размещения вала ветрового двигателя напрямую с валом генератора, а скорость вращения не должна превышать 120 – 150 об/мин при этом желательно чтобы не было тормозящих и стабилизирующих скорость вращения устройств и обмоток возбуждения.

Кроме, использования асинхронного двигателя в прямом качестве его можно переделать и применить в качестве турбины на его базе, в этом случае ротор двигателя растачивается. Электродвигатель марки АИР71А4, Р – 0,55Квт на 1360 об/мин с 4 полюсами, 3-х фазный, имеющий ротор с Ø 66.7 мм после проточки становиться 56 мм, на каждый полюс наклеиваются магниты по 40 штук, ротор герметизируется и заливается эпоксидной смолой.

Накопление энергии производится при помощи аккумуляторных батарей и инверторами под контролем электронных коммутаторов.

При изготовлении вертикального ветряка своими руками желательно использовать подпружиненные упоры лопастей, которые смогут противодействовать ураганному ветру, то есть просто станут по ветру, без создания сопротивления. По окончании урагана надо будет только провернуть вал ветродвигателя до момента вращения лопастей под воздействием ветра.

Можно собрать простой ветрогенератор с минимальными затратами. Все необходимые компоненты дешево стоят, и их можно будет легко найти. В качестве основы для такой самоделки был взят автомобильный генератор, он был немного переделан. В него были внедрены постоянные магниты, чтобы генератор не требовался в начальных токах для своей работы. Всего у автора уже три таких ветряка и все они суммарно при ветре 8 м/с выдают мощность 420 ватт.

Материалы и инструменты для изготовления:
- два автомобильных генератора (одинаковой модели);
- электросварка;
- медная проволока 0.61-0.71 мм;
- мощные неодимовые магниты;
- ПВХ-труба диаметром 16 см;
- лобзик;
- болгарка и другие элементы.

Процесс изготовления ветряка:

Шаг первый. Начинаем с генератора. Делаем статор
Чтобы получить генератор нужной мощности нужно найти два одинаковых генератора и разобрать их. Должно получиться в итоге два статора, секции которого совпадают. Если внешне корпус немного отличается, это не страшно. Далее два статора хорошенько свариваются при помощи сварки. После этого в пазы можно вставлять изоляцию. Затем можно делать катушки. Здесь используются катушки всыпного типа, то есть они сперва наматываются, а затем просто вставляются в пазы. Это значительно упрощает процесс сборки генератора.

Диаметр провода, который использовал автор, составляет 0.71 мм, при этом в пазы вплотную проходит 27 витков. В связи с тем, что такой генератор будет использоваться для зарядки аккумулятора на 24 Вольта, лучше всего использовать провод диаметром 0.61 мм, в таком случае войдет 35 витков. Это позволит аккумулятору начинать заряжаться раньше и быстрее.

Шаг второй. Создаем ротор
Ротор изготавливается на токарном станке, любой токарь выполнит эту работу безо всякого труда. На ротор устанавливаются магниты, при вращении они будут порождать токи в обмотке статора. По словам автора, такая конструкция позволяет начинать заряжать аккумулятор уже при 300 об/мин.
Основная проблема такой конструкции - залипание, то есть ротор довольно тяжело сдвинуть с исходной точки, чтобы он начал крутиться. Такая проблема решается экспериментальным путем, магниты нужно смещать.

Шаг третий. Укрепляем корпус генератора
Задний подшипник генератора находится на пластмассовой втулке и никак более не зафиксировал. В связи с этим при нагрузке он может выпасть. Чтобы решить эту проблему, было принято решение дополнительно зафиксировать подшипник металлической пластиной. Также можно закрепить и передний подшипник, здесь уже зависит от особенностей конструкции генератора.

Шаг четвертый. Щеточный узел для генератора
Проблема щеток генератора в том, что они подключены через очень тонкие проводки, которые рассчитаны на нагрузку не более 3А. В связи с этим было принято решение установить по две щетки на каждое кольцо. Что касается крепления узла из колец, то все это происходит с помощью эпоксидной смолы.

Шаг пятый. Делаем основу для ветряка
Для надежности и простоты разборки подшипники поворотной оси крепятся с помощью хомутов. Центр оси должен быть размещен со смещением относительно оси генератора. Это делается для того, чтобы избежать повреждения системы при слишком сильном ветре. При этом хвост будет складываться.

Что касается рамы генератора, то как она устроена, можно увидеть на фото.

Шаг шестой. Изготавливаем винт
Винт изготавливается из ПВХ-трубы диаметром 160 мм. Сперва на трубе нужно сделать необходимую разметку, а затем просто вырезать лопасти лобзиком. Пилки нужно использовать тонкие и короткие. Если лобзика нет, можно вырезать лопасти ножовкой по металлу, но это будет куда дольше. Ну а далее лопасти крепятся к металлической рейке с помощью болтов с гайками и получается готовый винт. Для того чтобы вырезать винт с нужными характеристиками, есть специальная табличка, по ней и нужно ориентироваться.

Вот и все, на этом ветрогенератор готов. Можно поднимать его повыше над домом и наслаждаться бесплатной энергией. У автора их уже три штуки, суммарно при ветре 8 м/с они выдают до 420 Ватт мощности. Если в качестве генератора будет использоваться автомобильный, то ему винт нужно делать как можно больше, так как в этом случае зарядка аккумулятора начинается с первых оборотов и идет большая нагрузка. Если говорить о генераторе из моторчика, то там важны обороты, поэтому винт делается поменьше или придется устанавливать мультипликатор.