ГлавнаяРазноеВетряные генераторы

Ветряная электростанция часть 2. Ветрогенератор для дома. Ветряные генераторы


Самодельные генераторы для ветряка

С древних времен и до сегодняшнего дня человечество пытается найти альтернативные источники энергии. Но, несмотря на прогресс в абсолютно всех без исключения отраслях промышленности и регулярное внедрение в производство инновационных способов получения мощности, самыми надежными и распространенными по-прежнему остаются природные ресурсы – вода, ветер и пр. И если с монтажом гидроэлектростанции у рядового потребителя могут возникнуть проблемы, то оборудовать такой механизм, как ветряк для частного дома, в состоянии практически каждый хозяин. Именно об этом устройстве, его технических характеристиках, видах и особенностях монтажа далее пойдет речь.

Что собой представляет ветряной генератор?

Такой механизм представляет собой изделие, основное назначение которого заключается в преобразовании энергии ветра в электрическое напряжение. Подобными приборами, которые среди потребителей именуются ветряками, пользовались еще на заре нашей эры, только форма их, безусловно, была иной. Сегодня такое устройство значительно усовершенствовалось.

Генераторы для ветрякаОсновной ресурс для такого механизма – это ветер. Исходя из проводимых наблюдений, основывающихся на его скорости и плотности, специалисты выясняют, какой именно должна быть высота для размещения этого прибора, каким количеством лопастей он должен обладать и пр. Генераторы для ветряка производятся на специализированных предприятиях, однако многие хозяева предпочитают изготавливать такой механизм своими силами при помощи подручных средств. Но прежде чем говорить об особенностях этого процесса, следует выяснить, каким образом функционирует такой механизм.

Принцип работы самодельного ветряка

Очень похожей на систему этого генератора является знакомая всем турбина самолета. Главное отличие – у ветряка вращение лопастей происходит не за счет работы мощного двигателя. В основе функционирования лежит свободная энергия ветра, которая поглощается и впоследствии преобразуется в нужное хозяевам электричество.

Как правило, форма лопастей подбирается такая, чтобы любое, даже малейшее дуновение было ощутимым, а механизм сразу же на него реагировал. Несмотря на то что скорость вращения часто кажется низкой, малые шестерни крутятся гораздо быстрее больших, что не всегда заметно на первый взгляд. Работая таким образом, механизм прекрасно справляется с разгоном лопастей и энергия производится в нужном объеме.

Основные достоинства ветряных генераторов

К неоспоримым преимуществам подобных изделий можно отнести следующие:

- экологическая безопасность. Ветряк для частного дома никак не влияет на состояние атмосферы и не выделяет в воздух никаких вредных выхлопов и газов, поскольку топлива для его функционирования не требуется;

- как становится понятно, этот механизм очень выгоден с экономической точки зрения, так как тратиться на горючее не придется. Все расходы будут связаны лишь с монтажом структурных частей ветряка, и в частности его генератора.

Вертикальный ветрякОднако у такого функционального устройства все же есть и некоторые отрицательные характеристики, о которых нельзя не упомянуть.

Недостатки ветряков

Главный минус изделия – неспособность управлять скоростью его работы, что объясняет постоянную разницу в объеме производимой энергии. Говоря проще, при отсутствии ветра возникает неизбежная необходимость использовать иной источник, функционирующий уже на каком-либо топливе.

Кроме того, с точки зрения эргономичности подобные установки не очень удобны, поскольку они занимают много места. К тому же для максимального эффекта размещать их лучше всего на возвышенности, а не на равнинной местности.

Ветряк для частного домаМонтируя вертикальный ветряк, крайне важно согласовать его установку с соседями, так как встречаются случаи, когда этот механизм выступает серьезной помехой для телевизионных антенн, а уровень шума порой бывает слишком высоким.

Далее следует рассмотреть два основных типа ветряка – горизонтальный и вертикальный. У каждого из них есть свои особенности, связанные как с установкой, так и с эксплуатацией.

Устройство горизонтального ветрогенератора

Различие между двумя вышеупомянутыми видами этих механизмов заключается в расположении оси. Горизонтальный вариант является более распространенным для обеспечения электричеством небольших построек частного типа и состоит из следующих структурных компонентов:

  1. Роторный вал.
  2. Коробка передач.
  3. Непосредственно генератор.
  4. Система тормозов.

Автомобильный генератор для ветрякаПеред тем как сделать ветряк, следует четко уяснить, что лопасти такого изделия должны изготавливаться из прочного металла, способного выдержать воздействия непогоды. Благодаря коробке передач весь механизм функционирует надежно. Для предотвращения непредвиденных ситуаций допускается монтаж дополнительного мотора, способного вырабатывать электрическую энергию.

Функционирование вертикального ветряка

Эта система оснащена роторным валом, расположенным уже не горизонтально, а прямо. Основное достоинство такой конструкции заключается в том, что свободная энергия, получаемая из воздуха, производится вне зависимости от какой-то конкретной силы ветра. Кроме того, совершенно необязательно монтировать подобный механизм на открытом участке, его в отличие от горизонтального образца можно установить внутри постройки.

Ветряки генераторы ценыФункционируют генераторы для ветряка, оборудованного вертикально, очень просто. Поступающая энергия преобразуется в электричество за счет вращающихся лопастей, которые, в свою очередь, работают благодаря роторному валу. При этом получаемое напряжение всегда можно не просто направить в жилое помещение, но и подвести к конкретному оборудованию или прибору.

Материалы для сборки ветрогенератора

Комплектация такого самодельного устройства не включает каких-либо деталей, которые трудно достать, как правило, все элементы есть в свободном доступе на рынке или в хозяйстве. Так, монтируется механизм при помощи следующих материалов:

  • автомобильный генератор для ветряка 12 V;
  • обычный аккумулятор той же мощности;
  • посуда, изготовленная из алюминия или нержавеющей стали, например, ведро или большая кастрюля;
  • реле автомобиля;
  • выключатель в виде кнопки;
  • специальный прибор для измерения напряжения – вольтметр;
  • провода нужной длины;
  • технические инструменты – дрель, отвертка, кусачки;
  • крепежные элементы в виде гаек, болтов и шайб.

Имея в наличии все вышеперечисленные материалы, можно начинать собирать горизонтальный или вертикальный ветряк.

Процесс изготовления

Если лопасти прибора будут изготавливаться из ведра, то его следует разделить на 4 части, соблюдая пропорции будущих деталей, а затем, не доходя до конца, вырезать элементы специальными ножницами, предназначенными для металла.

На дне и на шкиве необходимо разметить и просверлить отверстия для крепежа болтов. Важно, чтобы полученные проемы располагались симметрично друг другу, иначе, вращаясь, ветряк может крениться.

Магнит для генератора ветрякаПосле этого лопасти следует немного отогнуть. Генераторы для ветряка могут крутиться в разные стороны, поэтому здесь следует учитывать, в каком направлении он движется, чтобы сместить в эту сторону металлические части. Угол сгиба напрямую влияет на скорость вращения.

Крепление ведра с подготовленными лопастями к шкиву осуществляется посредством болтов.

Далее к системе подключается генератор. Правильно совместив все провода, можно добиться бесперебойной работы оборудования и обеспечить электричеством не только жилые помещения, но и дополнительные коммуникации наподобие охранной сигнализации, видеонаблюдения и пр.

Существуют и другие варианты сборки, где используются совершенно иные детали, одна из которых – магнит для генератора ветряка. Но изделие, изготовленное из автомобильного аккумулятора, является самым простым в монтаже и эксплуатации.

Как защитить ветрогенератор от урагана?

Бывают случаи, когда применение такого устройства является крайне нежелательным. В особенности это касается тех ситуаций, когда скорость порывов ветра превышает показатель в 8-9 м/с. В этом случае самодельное изделие нуждается в определенной защите.

Во время непогоды генераторы для ветряка лучше всего укрывать боковой лопатой. Такой механизм заслужил широкую популярность среди потребителей во многом благодаря простоте своего устройства. Монтируется эта лопата из стандартной профильной трубы, имеющей сечение 20x40x2,5 мм и обычного листа стали, толщина которого не должна превышать 1-2 мм.

Пружиной, удерживающей подобный элемент, может стать любой материал, изготовленный из углеродистой стали и обработанный цинком.

Как сделать ветрякУстановив такое защитное средство, можно быть спокойным за целостность генератора, так как даже самый сильный ветер не сможет нанести ему никаких механических повреждений. Касается это и всей конструкции изделия.

Правильный уход за самодельным ветряком

Для того чтобы созданное в домашних условиях оборудование функционировало нормально, следует руководствоваться следующими рекомендациями по его эксплуатации:

  1. Спустя несколько недель после первого запуска ветрогенератор необходимо опустить и проверить надежность всех креплений.
  2. Все структурные части генератора не реже двух раз в год обязательно нужно смазывать маслом.
  3. Заметив, что лопасти вращаются криво или постоянно дрожат, ветряк следует незамедлительно опустить и сразу устранить все неисправности.
  4. Щетки приемника тока следует проверять не реже одного раза в год. Это позволит избежать возможных неприятностей, связанный с замыканием в сети.
  5. Покраску структурных частей всего механизма можно выполнять один раз примерно в 2-3 года.

Таким образом, можно с уверенностью сказать, что гораздо проще и дешевле эксплуатировать именно самодельные ветряки. Генераторы, цены на которые являются весьма немаленькими, лучше всего изготавливать вручную, нежели приобретать дорогостоящее заводское оборудование. Важно лишь соблюсти все условности сборки, и тогда полученное устройство будет работать долго и надежно.

fb.ru

Ветрогенераторы для частного дома своими руками

Содержание:
  1. Теория идеального ветряка
  2. Выбор ветроустановки
  3. Расчет ветрогенератора
  4. Как сделать ветрогенератор самостоятельно
  5. Вариант 1. Роторная конструкция ветрогенератора
  6. Вариант 2. Аксиальная конструкция с применением магнитов
  7. Лопасти для ветрогенератора
  8. Видео: Ветрогенератор 24В 2500Ватт своими руками
  9. Рекомендации по ветрогенераторам

Воздушные массы обладают неисчерпаемыми запасами энергии, которую человечество использовало еще в давние времена. В основном сила ветра обеспечивала движение судов под парусами и работу ветряных мельниц. После изобретения паровых двигателей данный вид энергии потерял свою актуальность.

Лишь в современных условиях ветровая энергия вновь стала востребованной в качестве движущей силы, прикладываемой к электрическим генераторам. Они еще не получили широкого распространения в промышленных масштабах, но становятся все более популярными в частном секторе. Иногда бывает просто невозможно подключиться к линии электропередачи. В таких ситуациях многие хозяева конструируют и изготавливают ветрогенератор для частного дома своими руками из подручных материалов. В дальнейшем они используются в качестве основных или вспомогательных источников электроэнергии.

Теория идеального ветряка

Данная теория разрабатывалась в разное время учеными и специалистами в области механики. Впервые она была разработана В.П. Ветчинкиным в 1914 году, а в качестве основы использовалась теория идеального гребного винта. В этих исследованиях был впервые выведен коэффициент использования ветряной энергии идеальным ветряком.

Работы в этой области были продолжены Н.Е. Жуковским, который вывел максимальное значение данного коэффициента, равное 0,593. В более поздних работах другого профессора – Сабинина Г.Х. уточненное значение коэффициента составило 0,687.

В соответствии с разработанными теориями, идеальное ветряное колесо должно обладать следующими параметрами:

  • Ось вращения колеса должна быть параллельна со скоростью ветрового потока.
  • Количество лопастей бесконечно большое, с очень малой шириной.
  • Нулевое значение профильного сопротивления крыльев при наличии постоянной циркуляции вдоль лопастей.
  • Вся сметаемая поверхность ветряка обладает постоянной потерянной скоростью воздушного потока на колесе.
  • Стремление угловой скорости к бесконечности.

Выбор ветроустановки

Выбирая модель ветрогенератор для частного дома следует учитывать необходимую мощность, обеспечивающую работу приборов и оборудования с учетом графика и периодичности включения. Она определяется путем ежемесячного учета потребляемой электроэнергии. Дополнительно значение мощности может определяться в соответствии с техническими характеристиками потребителей.

Следует учитывать и тот фактор, что питание всех электроприборов осуществляется не напрямую от ветрогенератора, а от инвертора и комплекта аккумуляторных батарей. Таким образом, генератор мощностью в 1 кВт способен обеспечить нормальное функционирование аккумуляторов, питающих четырехкиловаттный инвертор. В результате, бытовые приборы с аналогичной мощностью обеспечиваются электроэнергией в полном объеме. Большое значение имеет правильный выбор батарей. Особое внимание следует обратить на такие параметры, как емкость и ток зарядки.

При выборе конструкции ветряного двигателя учитываются следующие факторы:

  • Направление вращения ветряного колеса – вертикальное или горизонтальное.
  • Форма лопаток для вентилятора может быть в виде паруса, с прямой или криволинейной поверхностью. В некоторых случаях используются комбинированные варианты.
  • Материал для лопаток и технология их изготовления.
  • Размещение вентиляторных лопастей с различным наклоном, относительно потока проходящего воздуха.
  • Количество лопастей, включенных в вентилятор.
  • Необходимая мощность, передаваемая от ветряного двигателя к генератору.

Кроме того, необходимо учесть среднегодовую скорость ветра для конкретной местности, уточненную в метеослужбе. Уточнять направление ветра не требуется, поскольку современные конструкции ветрогенераторов самостоятельно поворачиваются в другую сторону.

Для большинства местностей Российской Федерации наиболее оптимальным вариантом будет горизонтальная ориентация оси вращения, поверхность лопаток криволинейная вогнутая, которую воздушный поток обтекает под острым углом. На величину мощности, забираемой от ветра, влияет площадь лопасти. Для обычного дома вполне достаточно площади 1,25 м2.

Число оборотов ветряка зависит от количества лопастей. Быстрее всего вращаются ветрогенераторы с одной лопастью. В таких конструкциях для уравновешивания используется противовес. Следует учитывать и тот факт, что при низкой скорости ветра, ниже 3 м/с, ветряные установки становятся неспособными забирать энергию. Для того чтобы агрегат воспринимал слабый ветер, площадь его лопастей должна быть увеличена как минимум до 2 м2.

Расчет ветрогенератора

Для того чтобы правильно рассчитать номинальную мощность ветряного генератора, необходимо соблюдать определенные правила.

Перед выбором ветрогенератора необходимо определить скорость и направление ветра, наиболее характерные в месте предполагаемого монтажа. Следует помнить, что вращение лопастей начинается при минимальной скорости ветра 2 м/с. Максимального КПД удается достичь, когда этот показатель достигает значения от 9 до 12 м/с. То есть, для того чтобы обеспечить электричеством небольшой загородный дом, потребуется генератор с минимальной мощностью 1 кВт/ч и ветер со скоростью не менее 8 м/с.

Скорость ветра и диаметр винта оказывают непосредственное влияние на мощность, вырабатываемую ветряной электроустановкой. Точно рассчитать эксплуатационные характеристики той или иной модели возможно с помощью следующих формул:

  1. Расчеты в соответствии с площадью вращения выполняются следующим образом: P = 0,6 х S х V3, где S – площадь, перпендикулярная направлению ветра (м2), V – скорость ветра (м/с), Р – мощность генераторной установки (кВт).
  2. Для расчетов электроустановки по диаметру винта применяется формула: Р = D2 х V3/7000, в которой D является диаметром винта (м), V – скорость ветра (м/с), Р – мощность генератора (кВт).
  3. При более сложных вычислениях учитывается плотность воздушного потока. Для этих целей существует формула: P = ξ х π х R2 х 0,5 х V3 х ρ х ηред х ηген, где ξ является коэффициентом использования ветровой энергии (безмерная величина), π = 3,14, R – радиус ротора (м), V – скорость воздушного потока (м/с), ρ – плотность воздуха (кг/м3), ηред – КПД редуктора (%), ηген – КПД генератора (%).

Таким образом, электроэнергия, производимая ветрогенератором, возрастает количественно в кубическом соотношении с повышающейся скоростью ветрового потока. Например, при повышении скорости ветра в 2 раза, выработка ротором кинетической энергии возрастет в 8 раз.

При выборе места установки ветрогенератора необходимо отдавать предпочтение участкам без больших построек и высоких деревьев, которые создают преграду для ветра. Минимальное расстояние от жилых домов составляет от 25 до 30 метров, в противном случае шум во время работы будет создавать неудобства и дискомфорт. Ротор ветряка должен быть расположен на высоте, превышающей ближайшие постройки не менее чем на 3-5 м.

Если подключение загородного дома к общей сети не планируется, в этом случае можно воспользоваться вариантами комбинированных систем. Работа ветряной установки будет значительно эффективнее при использовании ее совместно с дизель-генератором или солнечной батареей.

Как сделать ветрогенератор своими руками

Независимо от типа и конструкции ветрогенератора, каждое устройство в качестве основы, оборудуется похожими элементами. Во всех моделях имеются генераторы, лопасти из различных материалов, подъемники, обеспечивающие нужный уровень установки, а также дополнительные аккумуляторы и система электронного управления. Наиболее простыми для изготовления считаются агрегаты роторного типа либо аксиальные конструкции с использованием магнитов.

Вариант 1. Роторная конструкция ветрогенератора.

В конструкции роторного ветряного генератора используется две, четыре или более лопастей. Подобные ветрогенераторы не в состоянии полностью обеспечить электроэнергией большие загородные дома. Они используются преимущественно в качестве вспомогательного источника электричества.

В зависимости от расчетной мощности ветряка, подбираются необходимые материалы и комплектующие:

  • Генератор с автомобиля на 12 вольт и автомобильный аккумулятор.
  • Регулятор напряжения, преобразующий переменный ток с 12 до 220 вольт.
  • Емкость с большими размерами. Лучше всего подойдет алюминиевое ведро или кастрюля из нержавеющей стали.
  • В качестве зарядного устройства можно воспользоваться реле, снятым с автомобиля.
  • Потребуется выключатель на 12 В, лампа заряда с контроллером, болты с гайками и шайбами, а также металлические хомуты с прорезиненными прокладками.
  • Трехжильный кабель с минимальным сечением 2,5 мм2 и обычный вольтметр, снятый с любого измерительного устройства. 

В первую очередь выполняется подготовка ротора из имеющейся металлической емкости – кастрюли или ведра. Она размечается на четыре равные части, на концах линий проделываются отверстия, чтобы облегчить разделение на составные части. Затем емкость разрезается ножницами по металлу или болгаркой. Из получившихся заготовок вырезаются лопасти ротора. Все замеры должны тщательно проверяться на соответствие размерам, в противном случае конструкция будет работать неправильно.

Далее определяется сторона вращения шкива генератора. Как правило, он вращается по часовой стрелке, но лучше это проверить. После этого роторная часть соединяется с генератором. Во избежание дисбаланса в движении ротора, отверстия для креплений в обеих конструкциях должны располагаться симметрично.

Чтобы увеличить скорость вращения края лопастей следует немного выгнуть. С возрастанием угла изгиба, потоки воздуха будут более эффективно восприниматься роторной установкой. В качестве лопастей используются не только элементы разрезанной емкости, но и отдельные детали, соединяемые с металлической заготовкой, имеющей форму окружности.

После крепления емкости к генератору, всю полученную конструкцию нужно целиком установить на мачте с помощью металлических хомутов. Затем монтируется проводка и собирается замкнутая электрическая цепь. Каждый контакт должен включаться в собственный разъем. После подключения проводка крепится к мачте проволокой.

По окончании сборки осуществляется подключение инвертора, аккумулятора и нагрузки. Аккумулятор подключается кабелем с сечением 3 мм2, для всех остальных подключений вполне достаточно сечения 2 мм2. После этого ветрогенератор можно эксплуатировать.

Вариант 2. Аксиальная конструкция ветрогенератора с применением магнитов.

Аксиальные ветряки для дома представляют собой конструкцию, одним из основных элементов которой являются неодимовые магниты. По своим эксплуатационным качествам они значительно опережают обычные роторные агрегаты.

Ротор является основным элементом всей конструкции ветрогенератора. Для его изготовления лучше всего подойдет ступица автомобильного колеса в комплекте с тормозными дисками. Деталь, находившуюся в эксплуатации, следует подготовить – очистить от грязи и ржавчины, смазать подшипники.

Далее необходимо правильно распределить и закрепить магниты. Всего их понадобится 20 штук, размером 25 х 8 мм. Магнитное поле в них расположено по длине. Четные магниты будут полюсами, они располагаются по всей плоскости диска, с чередованием через один. Затем определяются плюсы и минусы. Один магнит поочередно касается других магнитов на диске. Если они притягиваются, значит полюс положительный.

При увеличенном количестве полюсов, необходимо соблюдать определенные правила. В однофазных генераторах число полюсов совпадает с количеством магнитов. В трехфазных генераторах соблюдается пропорция 4/3 между магнитами и полюсами, а также соотношение 2/3 между полюсами и катушками. Установка магнитов выполняется перпендикулярно окружности диска. Для их равномерного распределения используется бумажный шаблон. Вначале магниты закрепляются сильным клеем, а потом окончательно фиксируются эпоксидной смолой.

Если сравнивать однофазные и трехфазные генераторы, то эксплуатационные качества первых будут несколько хуже по сравнению со вторыми. Это связано с высокими амплитудными колебаниями в сети из-за нестабильной отдачи тока. Поэтому в однофазных устройствах возникает вибрация. В трехфазных конструкциях этот недостаток компенсируется нагрузками тока из одной фазы в другую. За счет этого в сети всегда обеспечивается постоянное значение мощности. Из-за вибрации срок эксплуатации однофазных систем значительно ниже, чем у трехфазных. Кроме того, у трехфазных моделей во время работы отсутствует шум.

Высота мачты составляет примерно 6-12 м. Она устанавливается в центр опалубки и заливается бетоном. Затем на мачту устанавливается готовая конструкция, на которую крепится винт. Крепление самой мачты осуществляется с помощью тросов.

Лопасти для ветрогенератора

Эффективность работы ветровых электроустановок во многом зависит от конструкции лопастей. Прежде всего, это их количество и размеры, а также материал, из которого будут изготовлены лопасти для ветрогенератора.

Факторы, влияющие на конструкцию лопастей:

  • Даже самый слабый ветер сможет привести в движение длинные лопасти. Однако слишком большая длина может привести к замедлению скорости вращения ветряного колеса.
  • Увеличение общего количества лопастей делает ветряное колесо более чутким. То есть, чем больше лопастей, тем лучше запускается вращение. Однако мощность и скорость будут снижаться, что делает подобное устройство непригодным для выработки электроэнергии.
  • Диаметр и скорость вращения ветряного колеса оказывает влияние на уровень шума, создаваемого устройством.

Количество лопастей должно сочетаться с местом установки всей конструкции. В наиболее оптимальных условиях правильно подобранные лопасти способны обеспечить максимальную отдачу ветрогенератора.

Рекомендации по ветрогенераторам

Существуют общие рекомендации, позволяющие максимально эффективно использовать ветрогенераторы.

Прежде всего, нужно заранее определить необходимую мощность и функциональность устройства. Чтобы правильно изготовить ветрогенератор, нужно изучить возможные конструкции, а также климатические условия, в которых он будут эксплуатироваться.

Кроме общей мощности рекомендуется определить значение выходной мощности, известной еще как пиковая нагрузка. Она представляет собой общее количество приборов и оборудования, которые будут включаться одновременно с работой ветрогенератора. При необходимости увеличить этот показатель, рекомендуется использовать сразу несколько инверторов.

Ветряной генератор своими руками 24в - 2500ватт

electric-220.ru

Ветрогенератор - как выбрать ветряк

С целью экономии расходов на электроснабжение на производствах и в частных домах устанавливают ветрогенераторы. В данной статье рассмотрим основные характеристики, разновидности и принцип работы ветрогенераторов.

Оглавление:

  1. Устройство и принцип работы ветрогенератора
  2. Разновидности ветряков
  3. Рекомендации по выбору ветрогенератора
  4. Обзор производителей ветрогенераторов

Устройство и принцип работы ветрогенератора

Основные составляющие ветрогенератора:

1. Генератор - преобразователь механической энергии в электрическую. Генератор заряжает аккумуляторные батареи. Чем выше скорость ветра, тем быстрее заряжаются батареи.

2. Лопасти ветрогенератора - часть ветрогенератора, которая подвергается силе ветра, а затем воздействует на генераторный вал.

3. Мачта - устройство на котором крепится генератор и лопасти. От высоты мачты зависит скорость и устойчивость работы ветрогенератора.

Дополнительные компоненты ветрогенератора:

1. Контроллеры - устройство управления ветрогенератором, отвечающее за направление лопастей, особенности заряда аккумулятора, защиту ветрогенератора. Основной функцией контроллера является преобразование переменной энергии в электрическую постоянную.

2. Батареи аккумулятора - приборы для накапливания энергии, которую используют в то время когда отсутствует ветер. Еще одной функцией аккумулятора выступает выравнивание и стабилизация энергии, вырабатываемой генератором. Аккумуляторные батареи обеспечивают электропитание.

3. Анемоскопы или устройства измерения направления ветра - собирают и обрабатывают данные о скорости, направлении и порывах ветра. Анемоскопы устанавливают на более мощных ветрогенераторах, предназначенных для переработки большого количества энергии.

4. Автоматические регуляторы питания предназначены для объединения ветрогенератора, электросети, дизельного генератора или других источников энергии.

5. Инверторы - устройства для переработки постоянного тока в переменный, предназначенный для работы бытовой и электротехники.

При попадании ветра на лопасти ветрогенератора происходит вращение устройства. Во время работы ветрогенератора вырабатывается переменный ток, который попадает в контроллер и перерабатывается в постоянный. Постоянный ток заряжает аккумуляторы, которые обеспечивают электричеством частный дом или большое предприятие. Но, для работы большинства электроприборов необходим переменный однофазный или трехфазный ток, который образуется в инверторе.

Варианты использования ветрогенератора в системе электроснабжения:

  • работа ветряка с аккумулятором в автономном режиме;
  • параллельная работа ветрогенератора на аккумуляторах и солнечных батареях;
  • работа ветрогенератора с параллельным использованием резервного (дизельного, бензинового или газового) генератора;
  • параллельная работа ветрогенератора и обычной электросети.

Преимущества использования ветрогенератора:

  • получение экологически чистой, безопасной и надежной электроэнергии,
  • снижение расходов оплаты за электричество;
  • бесшумность работы устройства;

  • наибольшее количество энергии ветрогенератор производит осенью или зимой, во время большей востребованности электричества для обогрева помещений;
  • цена на ветрогенераторы намного ниже, чем стоимость альтернативных источников получения электроэнергии;
  • возможность ветрогенератора параллельно работать с другими источниками электроэнергии;
  • возможность выбора мощности ветроустановки, в зависимости от типа местности и количества необходимой электроэнергии;
  • возможность использования ветрогенераторов на яхтах или кораблях;
  • потратившись один раз на ветроустановку, обеспечивается электроснабжение минимум на 20 лет.

Разновидности ветряков

В зависимости от размещения турбин выделяют ветрогенераторы:

  • вертикального типа,
  • горизонтального типа.

Ветрогенератор вертикального типа имеет вертикально размещенную турбину, по отношению к поверхности земли, а горизонтальный наоборот. Вертикальный ветрогенератор легко улавливает самые малейшие дуновения ветерка, а горизонтальный - более мощный, по преобразованию энергии.

Разновидности вертикальных ветрогенераторов:

1. Изобретение вертикального ветрогенератора принадлежит шведскому изобретателю Савониусу. Вертикальный ветряк состоит из двух цилиндров, которые имеют вертикальную ось вращения. Независимости от силы и направления ветра вертикальный ветряк постоянно вращается вокруг своей оси. Основным недостатком вертикального ветрогенератора является неполное использование ветровой энергии. Во время исследований было выявлено, что вертикальный ветряк использует только третью часть ветровой энергии.

2. Вертикальный ветряк с наличием ротора Дарье был изобретен на несколько десятков лет позже обычного. Роторный ветрогенератор имеет две или три лопасти и ротор. Ветрогенераторы с ротором просты в изготовлении и легки в монтаже. Главным недостатком такого ветрогенератора является то, что ротор нужно запускать вручную.

3. Ветрогенератор с вертикальной осью вращения и с наличием геликоидного ротора - имеет закрученные лопасти. которые обеспечивают равномерное вращение ветрогенератора. Преимущество: уменьшение нагрузки на подшипники, тем самым увеличение срока службы устройства. Недостатки: высокая стоимость, сложность монтажа.

4. Вертикальный ветрогенератор с наличием многопластного ротора - самое эффективное устройство по переработке ветровой энергии. Имеет сложный ротор, который состоит из большого количества лопастей.

5. Ортогональные ветрогенераторы не требуют большой скорости ветра. Для работы такого устройства подойдет скорость ветра от 0,7 м/с. Ортогональные вертикальные ветроустановки имеют высокие технические характеристики, бесшумное вращение мотора и интересный дизайн. Устройство ортогонального ветрогенератора основывается на вертикальной оси вращения и на нескольких лопастях, которые удалены от оси на определенном расстоянии. Несмотря на большое количество преимуществ, ортогональная ветроустановка имеет недостатки:

  • небольшой строк службы опорных узлов;
  • лопасти более массивные, чем у обычных ветрогенераторов;
  • большой вес установки затрудняет монтаж устройства.

Горизонтальные ветрогенераторы имеют более высокий коэффициент полезного действия. Главным недостатком горизонтальных ветрогенераторов является необходимость в постоянном поиске ветра при помощи флюгеля, который устанавливается отдельно от устройства.

Горизонтальные ветрогенераторы разделяют на:

  • устройства однолопастного типа - характеризуются высокими оборотами вращения, имеют небольшой вес и легкую конструкцию;
  • ветрогенераторы двухлопастного типа - по устройству схожи с однолопастными, только отличаются количеством лопастей;
  • ветряки трехлопастного типа имеют наибольшую мощность около 7 мВт, считаются одними из самых популярных среди ветрогенераторов, предназначенных для дома;
  • многолопастные ветрогенераторы имеют от четырех до пятидесяти лопастей, данные устройства используют для обеспечения работы водяных установок.

В соотношении с количеством лопастей все ветрогенераторы подразделяются на:

  • однолопастные,
  • двухлопастные,
  • трехлопастные,
  • многолопастные.

По материалам, из которых состоит ветрогенераторная установка выделяют:

  • ветрогенераторы парусного типа,
  • ветрогенераторы жесткого типа, изготовлены из стекловолокна или металла.

В зависимости от шагового признака винта ветрогенераторы разделяют на:

  • устройства измеряемого шага,
  • устройства фиксированного шага.

Ветрогенератор на основе изменяемого шага имеет довольно сложную конструкцию, но в то же время увеличенную скорость вращения. Ветрогенератор с фиксированный шагом отличается надежностью и простотой.

Все ветрогенераторы условно разделяют на два вида:

  • ветрогенераторы промышленного типа;
  • домашние ветрогенераторы.

Промышленные ветряки используют для получения большого количества электроэнергии. Для устройства ветрового парка, состоящего из нескольких десятков или сотен ветрогенераторов требуется тщательное обследование местности, которое проводят на протяжении года или двух. Промышленные ветрогенераторы позволяют получать электроэнергию для обеспечения электричеством нескольких десятков домов или определенного производства.

Ветрогенератор для дома - позволяет значительно снизить расходы на электроснабжение и обеспечивает независимость от работы общей электросети.

Рекомендации по выбору ветрогенератора

1. Перед выбором ветрогенератора следует определиться с мощностью и функциональным назначением данного устройства.

2. Внимательно изучите разновидности ветряков и ознакомьтесь с климатическими условиями данного региона, в котором планируется установка ветрогенератора.

3. Определите выходную мощность ветряка, которая напрямую зависит от мощности преобразователя (инвертора). Второе название выходной мощности - пиковая нагрузка - совокупность количества приборов, которые одновременно будут работать с ветрогенератором. То есть, выходная мощность определяется как общая мощность ветряка. Даже при редком, но большом потреблении электроэнергии следует выбирать ветрогенератор с большой мощностью. Чтобы увеличить выходную мощность, следует установить несколько инверторов.

4. Время на непрерывную работу устройства - определяют мощностью аккумулятором, которые устанавливаются на ветряк. При безветренной погоде аккумуляторы обеспечивают помещение электричеством.

5. Темпы заряда аккумулятора определяются мощностью устройства, скоростью ветра, высотой установки и рельефом территории, на которой установлен ветрогенератор. Чем выше мощность ветрогенератора, тем быстрее происходит заряд батарей. При постоянном потреблении электроэнергии или при слабом ветре выбирайте более мощные модели ветряков. Чтобы увеличить скорость заряда батарей, следует подключить несколько генераторов к ветроустановке.

6. Не следует покупать много аккумуляторных батарей, при слабой силе ветра, так как ветрогенератор не успеет заряжать все батареи. Если батареи не до конца заряжаются это приводит к быстрому выходу их строя, поэтому количество батарей следует рассчитывать из потребляемой мощности всех электроприборов в доме.

7. Чтобы ветряк купить, следует обратить внимание на главный фактор - вырабатываемую энергию устройства. Этот критерий указан в технических характеристиках ветрогенератора.

8. Чтобы определить потребляемую мощность дома, в котором будет производиться установка ветряка, следует просмотреть счета за электричество за последние 12 месяцев, и вывести минимальный, средний и максимальный коэффициент потребления энергии.

9. С помощью исследований ближайшей метеорологической станции, узнайте о среднегодовой скорости ветра на предполагаемом участке установки ветряка. Оптимальная работа ветрогенератора обеспечивается при ветре 5 м/с.

10. Лучше устанавливать ветрогенератор как дополнительный источник питания в паре с дизельным или бензиновым генератором.

11. Испытайте ветрогенератор в работе, обратите внимание на уровень шума и необходимость в техническом обслуживании ветряка. Некоторые мощные ветрогенераторы имеют достаточно высокий уровень шума, что приводит к дискомфорту и проблемам с соседями.

12. Средний срок эксплуатации ветрогенератора составляет шесть-семь лет.

13. Лучше отдать предпочтение ветрогенератору, лопасти которого изготовлены из твердых материалов: стекловолокна или металла.

14. Обратите внимание на оптимальную работу ветрогенератора при средней скорости ветра, которая характерна для данного региона.

15. Безредукторные ветрогенераторы намного проще в установке, легко собираются и не требуют дополнительного техобслуживания, в то время как редукторные несмотря на сложность монтажа обеспечивает большую мощность и лучшее качество работы ветряка.

16. Не следует обращать внимание на такие рекламные лозунги о том, что ветрогенератор имеет улучшенную конструкцию, магнитную левитацию или большой контроллер, в большинстве случаи такая реклама, направлена на то, чтобы за обычный ветрогенератор получить больше денег.

17. При покупке ветрогенератора, потребуйте гарантию и выполнение всех обязательств производителя ветрогенераторов перед покупателем. Например, наличие креплений - комплект ветрогенератора, который включает все комплектующие: инверторы, генераторы, аккумуляторы. При покупке данных устройств у разных производителей, риск неправильной работы ветрогенератора увеличивается.

18. Формула расчета мощности ветрогенератора: Р = 0,5 * rho * S * Ср * V3 * ng * nb. Р - мощность ветрогенератора, rho - величина обозначения плотности воздуха, S - величина площади метания ротора, Ср - коэффициент аэродинамического действия, V - величина скорости ветра, ng - радиаторный коэффициент полезного действия, nb - при наличии редуктора. КПД редуктора.

19. Стоимость ветрогенератора напрямую зависит от таких факторов:

  • количество лопастей,
  • мощность аккумуляторов,
  • мощность генератора,
  • количество инверторов,
  • материал изготовления лопастей,
  • наличие редуктора,
  • номинальная мощность ветряка,
  • тип ветрогенератора: горизонтальный, вертикальный,
  • материал, из которого изготовлена установка,
  • наличие дополнительных комплектующих.

Обзор производителей ветрогенераторов

Чтобы ветрогенератор купить, нужно предварительно рассчитать мощность ветрогенератора и потребляемое электричество. После проведения расчетов обратите внимание на стоимость ветряка.

Первые позиции по производству ветрогенераторов занимает Германия, Дания и Франция. Несколько десятков лет назад началось изготовление российских ветрогенераторов, которые, по сравнению с зарубежными моделями, требуют усовершенствования.

Рассмотрим основных популярных производителей ветрогенератовор для дома:

1. AEOLOS (Дания)

Особенности ветрогенераторов AEOLOS:

  • компания занимается разработкой ветрогенераторов более 35 лет;
  • мощность вертикальных ветрогенераторов составляет от 500 Вт до 500 кВт;
  • мощность горизонтальных ветряков - 300-10000 Вт;
  • сфера применения ветрогенераторов: частный сектор, фермерское хозяйство, обеспечение электричеством поселков и школ;
  • высокий уровень выработки электроэнергии;
  • использование генератора без редуктора обеспечивает высокий уровень надежности ветроустановки;
  • небольшая стоимость технического обслуживания;
  • высокий уровень безопасности обеспечивает функция контроля положения устройства ветрогенератора;
  • наличие электронной системы торможения.

Технические характеристики AEOLOS Н 1кВт:

  • величина номинальной мощности: 1 кВт;
  • величина максимальной мощности: 1,5 кВт;
  • выходное напряжение: 48 В;
  • характеристика лопастей: 3 штуки, материал - стекловолокно;
  • особенности генератора: генератор трехфазного магнитноэлектрического типа, который обеспечивает постоянный ток;
  • коэффициент полезного действия: менее 0,95;
  • гарантийный строк: 5лет;
  • максимальный строк эксплуатации: 20 лет.

2. ENERCON (Германия)

Особенности:

  • мощность ветрогенераторов компании ENERCON от 330 Вт до 7,58 мВт;
  • наличие кольцевого генератора;
  • отсутствие трансмиссии;
  • выполнение мировых стандартов качества: надежность и долговечность.

Технические особенности ENERCON Е80:

  • величина номинальной мощности: 80 кВт;
  • величина высоты башни: 53 м;
  • величина номинальной скорости ветра: 12 м/с;
  • минимальная скорость ветра: 3 м/с;
  • максимальная скорость ветра: 30 м/с;
  • количество лопастей: 3 штуки;
  • величина диаметра ротора: 18 м.

3. AMPAIR (Великобритания)

Характеристика сферы использования:

  • катера;
  • лодки;
  • удаленные автономные системы питания.

Особенности:

  • небольшой размер;
  • легкий монтаж;
  • возможность установки на ограниченном пространстве;
  • высокое качество и надежность.

Технические особенности Ampair 100:

  • величина номинальной мощности: 100 Вт;
  • величина напряжения генератора: 12 Вт;
  • характеристика лопастей: 6 штук;
  • необходимая скорость ветра: от 3 м/с;
  • стоимость: 2700 $.

4. Fair Wind (Бельгия)

Особенности:

  • возможность использования в частном доме, отеле, АЗС, на ферме;
  • высокий уровень европейского качества;
  • изготовление лопастей - бельгийское;
  • происхождение генераторов - финское;
  • производством инверторов и контроллеров занимается немецкая компания;
  • произведение тестирования и проверки каждой ветроустановки;
  • максимальные порывы ветра 55 м/с;
  • система безопасности имеет полную автоматизацию;
  • присутствует пассивное аэродинамическое торможение;
  • ветроустановки Fair Wind используют вместе с установками солнечных батарей;
  • большая вариация мощностей поможет подобрать ветроустановку для каждого участка индивидуально.

Технические особенности Fair Wind F16:

  • величина номинальной мощности: 10 кВт;
  • величина диаметра ветроколеса: 4 м;
  • величина номинальной скорости ветра: 15 м/с;
  • минимальная скорость ветра: 3 м/с;
  • количество лопастей: 3 штуки, выполнены из авиационного алюминия;
  • величина диаметра ротора: 18 м;
  • стоимость: 20000 $.

5. Fuller Wind (США)

Особенности:

  • полное отсутствие лопастей;
  • компактность использования;
  • небольшая стоимость, по сравнению с классическими ветрогенераторами;
  • основа ветрогенератора - Турбина Теслы, которая состоит из большого количества металлических дисков, которые разделены кольчатыми прокладками;
  • высокий уровень производительности электроэнергии.

6. Fortiss (Нидерланды)

Особенности:

  • использование: электроснабжение домов, снабжение телекоммуникационного оборудования, водоочистительные системы;
  • обеспечение полной независимости от промышленных источников электроэнергии;
  • возможно совместное использование ветроустановок и традиционных источников электропитания;
  • стабильное электроснабжение и понижение расходов на электричество;
  • простота конструкции и легкость монтажа ветрогенераторов;
  • возможность использования солнечных батарей или дизельных генераторов;
  • низкий уровень шума;
  • высокий уровень безопасности.

Технические особенности Fortiss Montana 5,8:

  • характеристика генератора: генератор синхронного магнитного типа;
  • максимальная скорость ветра: 55 м/с;
  • количество лопастей: 3 штуки;
  • необходимая скорость ветра: от 2,5 м/с;
  • варианты системы торможения: механический, электрический;
  • стоимость: 20000 $.

strport.ru

Ветряные электростанции для дома часть 2. Видео, фото, описание

В первой части статьи был проведен краткий обзор различных конструкций ветроэнергетических установок с описанием их принципа действия и зависимости мощности ветрогенератора от силы ветра.

В следующем ниже продолжении речь идет о практических аспектах применения ветровых электрогенераторов для питания домашней сети или некоторых электроприборов.

Ниже будут приведены примеры самодельных конструкций ветрогенераторов, но, как было описано в первой части, осуществление сложных проектов малой ветроэнергетики является порой непосильной задачей для начинающих мастеров.

Недостаточность знаний, навыков и инструментов, а также требования безопасности вынуждают энтузиастов ветроэнергетики обратить внимание на готовые заводские ветрогенераторы.

Рекомендации по приобретению и установке ветрогенераторов для дома

Для автономного энергоснабжения рекомендуется использовать трехлопастной ветрогенератор с высотой мачты 10 м, диаметром винта 4,5 м, скоростью вращения около 500 об/мин.Генератор синхронный многополюсный, мощностью 3 кВт с постоянными неодимовыми магнитами, аккумуляторная батарея энергоемкостью 20 кВт·час, (масса 500 кг), резервный бензиновый генератор на 2,5 кВт, и инвертор на 4,5 кВт. Такая ветровая энергетическая установка обеспечит среднее потребление электроэнергии 390 кВт·час в месяц.

Ветрогенератор мощностью 3 кВт, установленный на окраине города

Существуют много фирм и компаний, предлагающих как винты для ветрогенератора, так и ветряные электростанции для дома в сборе, включающие:

  • Электрогенератор;
  • Лопасти винта с необходимым креплением на ось электрогенератора;
  • Элементы мачты, растяжек и остального крепежа;
  • Специфичный инвертор напряжения, обладающий функцией контроля заряда аккумуляторов;
  • Кабель снижения для подключения ветрогенератора к инвертору;
  • В комплект поставки могут входить аккумуляторные батареи.

Внешний вид ветрогенератора мощностью 3 кВт

Специалисты компании могут помочь произвести все необходимые расчеты, и должны гарантировать, что домашняя ветровая электростанция будет надежно установлена и подключена. Фирмы, дорожащие своей репутацией и общественным мнением о ветроэнергетике, вообще не должны позволять владельцам осуществлять самостоятельный монтаж своих мощных ветрогенераторов, из-за высоких требований безопасности, которые описаны ниже.

Безопасность использования ветряков в домашних условиях

Несмотря на исключения потребности потребления ископаемого топлива, при добыче которого наносится вред окружающей среде, и отсутствие вредных выбросов, ветряную энергетику нельзя назвать абсолютно безвредной и безопасной по отношению к природе и человеку. Независимо от размеров лопастного винта, концы лопастей обладают большой круговой скоростью, и много птиц уже погибло за время распространения ветровых электростанций.

Большая скорость окончаний лопастей (около 100 метров в минуту) также несет угрозу человеку – в случае поломки винта ветрогенератора разлетающиеся осколки могут повредить окружающие дома и нанести существенные травмы человеческому организму. Ветрогенераторы должны быть обеспечены тормозным механизмом, которые предотвращают слишком быстрое вращение, если скорость ветра становится опасной (общепринято 25 м/с).

Существует опасность обрушения мачты и возгорания ветрогенератора с распространением вокруг горящих обломков!

Учитывая боковые нагрузки и сильные непредсказуемые порывы ветра, мачта крепления, удерживающая ветрогенератор и нависающая над крышами домов должна иметь многократный запас прочности. Также в обязательном порядке для мачты ветрогенератора требуется  молниезащита и заземление, ввиду опасности попадания молнии. Категорически запрещается устанавливать мачты мощных ветрогенераторов на крышах или стенах домов из-за опасности возникновения колебательного резонанса, который будет разрушать постройку.

Доказано, что помимо свиста, гудения и хлопков, которые издают ветроэнергетические силовые установки, при вращении винта ветрогенератора создается шум в инфразвуковом диапазоне, ниже порога слышимости человеческого уха.

Данные инфразвуки, хоть и не слышны при помощи слуха, все же ощущаются телом, а их частота близка к сейсмическим колебаниям, что вполне объяснимо вызывает инстинктивный страх и беспокойство. Длительное влияние данного шума может привести к психологическим расстройствам.

Учитывая приведенные выше доводы, ветрогенератор для дома должен отвечать всем требованиям безопасности и законодательства, которое действует в данном регионе, или стране. Даже если все требования соблюдены, для сохранения добрососедских отношений следует договориться с соседями об установке ветрогенератора на своем участке, чтобы избежать жалоб и ссор по поводу шума и нависающей угрозы.

Самодельные ветрогенераторы

Очевидно, что в условиях густонаселенного квартала города или поселка установка и использование даже лицензионного ветрогенератора может принести больше проблем, чем выгоды. Говорить о применении самодельного генератора, пусть и очень надежного, но, по мнению соседей, способного в любой момент разлететься на десятки смертельно опасных поражающих осколков, вообще не приходится.

Соседям может не понравиться установка ветрогенератора над их крышами

В условиях стоящего особняком частного дома, или где-нибудь в охотничьем домике или сторожевой постройке ситуация с нанесением вреда окружающим людям совершенно иная, поэтому пытливые мастера могут смело ставить эксперименты по собственноручному изготовлению ветрогенераторов.

В сети Интернет существует множество чертежей с описанием, как сделать тот или иной ветрогенератор, с усовершенствованиями, добавив элемент Пельтье своими руками для улучшения КПД генератора. Сложные конструкции ветроэнергетических установок большой мощности требуют наличия материалов, инструментов и мастерства для обеспечения максимальной надежности и эффективности.

Пример чертежа ветроэнергетической установки

Но небольшие заводские ветрогенераторы, мощностью около 300 Вт пользователь может собрать и установить самостоятельно, не обладая большими познаниями и навыками.

Поскольку мировым лидером производства ветровой электроэнергии является Китай, то больше всего поставок  комплектующих и разборных ветрогенераторов идет именно с этой страны. На видео показан процесс сборки и тестирования подобного ветрогенератора на 300 Вт, полученного по заказу из Китая:

Очевидно, что обеспечить дом электричеством при помощи одной только энергии ветра очень трудно и дорого. Но обладая сноровкой и изобретательностью, имея под рукой различные инструменты и материалы, можно сделать ветряной электрогенератор из имеющихся электроприборов, например, из бытового вентилятора, переделав его.

Данной мощности хватит для зарядки мобильного телефона или смартфона и для аварийного освещения, что в условиях отключения электроэнергии и отдаленности от цивилизации может иметь большое значение в различных жизненных ситуациях.

Для таких небольших объемов электроэнергии также можно сделать термоэлектрический генератор своими руками, применив модуль Пельтье, радиатор и нагреватель из корпуса блока питания, работающий на древесном топливе. Выработки электроэнергии должно хватить на зарядку мобильного телефона в полевых условиях.

Генераторы для самодельных ветряков

Одним из свойств электрогенераторов, определяющих их эффективность, является скорость перемагничивания катушек, чем выше, тем больше напряжение и ток на выходе. Большая скорость перемагничивания достигается за счет быстрого вращения вала электрогенератора при промышленной генерации электроэнергии. Но вал даже самого быстроходного ветряка вращается слишком медленно.

Увеличить обороты можно за счет повышающего редуктора, или сделать генератор для ветряка многополюсным. Это означает, что частота генерируемого тока за один оборот ротора генератора будет равна количеству полюсов. Применение мощных неодимовых магнитов позволило избавиться от применения катушек возбуждения в электрогенераторах для ветроэнергетических установок. На виде ниже показан процесс создания самодельного электрогенератора на базе неодимовых магнитов:

Аналогичная конструкция генератора для ветряка, выполненная при помощи неодимовых магнитов другим мастером: Известно, что многие электродвигатели, у которых в конструкции есть постоянные магниты, допускают работу в режиме генерации электроэнергии.

Поэтому создание маломощного ветрогенератора из шагового двигателя, у которого также есть много полюсов, может обеспечить энергией зарядку телефона при минимуме затрат как на саму ветроэнергетическую установку, так и на изготовление генератора, как показано на видео ниже:

Похожие статьи

infoelectrik.ru

обзор, принцип работы, конструкция и устройство :: SYL.ru

Системы альтернативного энергообеспечения для дома становятся все более актуальными по мере развития средств электрического преобразования. Практически бесплатную энергию природных явлений сегодня можно конвертировать в полноценный ток, который может питать бытовые приборы. Наиболее популярной концепцией такого рода является солнечная энергетика, но и ветровые генераторы имеют массу преимуществ. Прежде всего, вырабатываемой таким образом энергии может хватить на обслуживание частного дома. Другой вопрос, как технически реализовать такую станцию.

Принцип работы ветрогенератора

Начать следует с того, что в результате неравномерного нагрева атмосферы Солнцем формируются перемещающиеся потоки воздуха – от зон повышенного давления к зонам с низким давлением. В процессе воздушных течений и возникает ветер, энергию которого можно использовать в разных целях. К слову, простейшим примером ветряка-генератора является мельница – хотя она не преобразует энергию, а сразу направляет ее в рабочее русло.

Для плодотворного использования современных ветряков требуется соответствующая скорость воздушных потоков. Например, ветер со скоростью порядка 5-6 м/с дает лишь минимальный энергетический эффект. Оптимальным же считается уровень в 15-20 м/с. Этого достаточно, чтобы снабжать ветровые генераторы для дома, но промышленные станции требуют в разы большего силового воздействия. Ветер воздействует на рабочие части генератора, в результате чего активизируется двигатель. Он, в свою очередь, транслирует энергию в блок преобразователя. Конечным приемником энергии выступает аккумулятор. Батарея накапливает энергетический потенциал, отдавая его потребителю уже в виде электричества.

Общее устройство станции

Традиционное устройство ветряка предполагает наличие генераторного блока, хвостовика с мачтой (элементы забора ветровой энергии), инвертора и аккумулятора. В состав более современных станций входит и контроллер – это блок управления ветряком, который регулирует параметры конструкции и батареи.

Что касается элементов забора усилия, то они обычно представлены лопастями, которые крепятся на роторе. В результате его вращения генерирующий двигатель формирует переменный ток. Далее через преобразователь система создает напряжение в аккумуляторе. Последний выступает связующим звеном между генератором ветряка и потребителями.

Надо отметить, что в большинстве своем ветровые генераторы являются автономными устройствами. То есть они не требуют стороннего энергоснабжения. Во всяком случае, аккумулятор питается непосредственно от энергии, получаемой от преобразователя. Однако в промышленных крупных установках предусматриваются системы аварийного энергоснабжения, которые обеспечивают энергией обслуживающую генератор инфраструктуру в случаях, когда местной вырабатываемой мощности оказывается недостаточно.

Виды конструкций

В современных конструкциях ветряков используют один из двух вариантов двигателей – с горизонтальной и вертикальной осью вращения. Иначе их называют, соответственно, крыльчатыми и карусельными. Что касается горизонтального устройства, то оно внешне напоминает ту же мельницу, но с меньшим количеством лопастей. Это ветровые генераторы, в которых акцент делается на аэродинамические характеристики. По расчетам специалистов, эффективность работы ветряка зависит не от количества лопастей, а от их длины и качества ротора. Поэтому крыльчатые ветродвигатели часто оснащаются всего одной-двумя лопастями, длина которых может достигать 100 м – разумеется, в крупных промышленных установках.

Карусельные модели выгодны тем, что не зависят от направления ветра. В простейших конструкциях предусматривается всего одна лентообразная лопасть, которая спиралью проходит через столбчатый стержень. Поэтому вертикальный ветровой генератор даже при небольшой скорости потоков воздуха может генерировать минимальные объемы энергии. С другой стороны, при сильном ветре такие конструкции невыгодны по той причине, что из-за сил противодействия спиральная лента тормозит саму себя, ограничивая производительность.

Проблематика использования ветряков

При всей привлекательности ветродвигателей как бесплатного источника энергии, их эксплуатация сопрягается с целым рядом неэкономических проблем. Прежде всего это непостоянство. Очевидно, что пользователь никак не может влиять на силу ветра и ему остается лишь надеяться на изменение погодных условий. Именно по этой причине на крупных ветровых станциях подключают аварийное энергоснабжение – как раз на случай длительного отсутствия ветровых потоков достаточной силы.

Этим же аспектом обусловлено и внедрение в комплекс генераторов вспомогательной аппаратуры. Наличие батареи аккумулятора, инвертора и резервного генератора обязательно для того, чтобы мощность стабилизировалась и напряжение выравнивалось, так как ветер может вовсе отсутствовать, а может выдавать разную скорость движения.

И здесь уже возникает экономический аспект, поскольку широко укомплектованные ветровые генераторы в любом случае требуют расходов на техническое содержание. Тем не менее по мере оптимизации энергетического оборудования и эта проблема постепенно утрачивает главенствующее значение, оставляя возможности для развития отрасли.

Самодельные ветряки

Реализация собственного проекта ветродвигателя вполне возможна без подключения специалистов. Конечно, если речь идет о домашнем изготовлении, то проект с расчетами мощности и балансировки будет шаблонным. Начинать подобные предприятия рекомендуется с небольших ветряков, силовой потенциал которых составляет 10-20 Вт. Такие устройства требуют минимальных затрат, но зато дадут практический опыт и наглядное представление о том, каким образом вырабатывается энергия. Далее - по мере усложнения конструкции и увеличения ее размеров - можно получить эффективный ветровой генератор для дома. Своими руками такую конструкцию можно собрать из готовых технических компонентов, агрегатов и деталей, которые доступны на рынке. Ниже представлено несколько вариантов сборки домашнего ветрогенератора.

Модели на электродвигателе

Чаще всего бытовые ветрогенераторы выполняют из электродвигателей постоянного тока, работающих на низких оборотах. Желательно ориентироваться на конструкцию с постоянными магнитами, которая позволит обеспечивать напряжение на уровне 80–100 Вт.

Нередко для подобных целей применяются автомобильные генераторы, однако в такую конструкцию должен будет войти и мультипликатор. Связано это с тем, что автогенератор способен обеспечивать достаточное напряжение лишь в условиях повышенных оборотов – частотой до 2500 об/мин. На такую нагрузку просто не рассчитан домашний ветровой генератор. Своими руками потребуется реконструировать силовую установку, дополнив ее неодимовыми магнитами в роторной области. Могут потребоваться и точные токарные работы, но это уже зависит от типа конструкции ветряка.

Модели из ротора Савониуса

Это концепция вертикально-осевого генератора, который базируется на так называемом роторе Савониуса карусельного типа. Сразу надо сказать, что самодельный ветровой генератор этого типа будет способен обеспечивать мощность на уровне 20 Вт. Этого недостаточно для энергоснабжения дома, но на питание некоторых приборов хватит. В работе будут использоваться алюминиевые листы, трубы и аккумулятор. Из листов и труб сооружается карусельный каркас с внутренними лопастями. Может получиться 2-3 секции в зависимости от объема материала.

В качестве фиксирующих элементов применяют саморезы и заклепки с уголками. Если удастся сделать ветровой генератор своими руками на базе ротора Савониуса для энергоснабжения 12-вольтных приборов, то будет смысл увеличить размеры рабочей конструкции-приемника, и тогда можно говорить о существенной экономии на энергоснабжении всего дома.

Монтажные установочные работы

С конструктивной точки зрения ветряк состоит из трех базовых компонентов – двигателя, приемника ветрового усилия (лопастей) и аккумулятора с преобразователем. Разумеется, в конструкцию могут добавляться и другие части, но для монтажа стоит рассматривать эти узлы в качестве базовых. Как же выполняется установка ветровых генераторов из разных компонентов? Работа начинается с соединения вала двигателя с несущей трубой генератора. Труба станет стержнем всей конструкции. В ней следует изначально проделать несколько отверстий на обоих концах, что облегчит монтажные операции.

На следующем этапе монтируется мачта с ротором. Она должна быть или жестко приварена, или зафиксирована специальными скобами. Затем следует другой вопрос – как сделать ветровой генератор, чтобы он физически выдерживал сильные воздушные потоки? Эта способность в немалой степени будет зависеть от фундамента, в который интегрирована труба. Желательно устроить бетонную площадку с несколькими пластами укрепления.

Заключение

Пока еще энтузиасты, которые экспериментируют с подобными источниками энергии, в основном руководствуются любительским интересом. На практике ветровые генераторы лишь в единичных случаях оказываются финансово выгодным оснащением. Безусловно, сам принцип выработки энергии из ветра действует и дает выгоды. Но полноценное обеспечение дома за счет таких стаций пока реализуется в небольшом проценте случаев. Несмотря на это, технологическое развитие компонентов генератора внушает оптимизм в успешность развития этого сегмента энергетики.

www.syl.ru

Самодельные ветрогенераторы из авто-генераторов

>

Ветряк из авто-генератора с двойным статором

Ветрогенератор от "Мото26", сделан из автомобильного генератора с двойным статором. Ветряк сделан для работы на акб 24 вольт, мощность в итоге 300ватт при ветре 9м/с. Подробности и фото в статье. >

Ветрогенератор своими руками

Практически полностью самодельный ветрогенератор, генератор которого изначально должен был быть из автомобильного генератора, но после того как корпус был сломан от генератора остался только статор, а корпус пришлось делать новый. >

Ветрогенератор из авто-генератора от Бычка

Генератор этого ветряка сделан из автомобильного генератора от гзузовика Бычек. Статор перемотан проводом 0,6 мм. Ротор полностью новый, был выточен у токоря по нужным размерам под купленные магниты 30*10*5мм. >

Простая передлка автомобильного генератора

Самая простая переделка автомобильного генератора на постоянные магниты. Генератор для этого ветряка делался из автогенератора, статор которого не подвергался изменениям, а вот ротор был оснащен неодимовыми магнитами. >

Генератор для ветряка из авто-генератора

Как просто и без особых усилий переделать автогенератор для самодельного ветрогенератора. Для переделки не-надо ни перематывать статор, не точить роторе под магниты. Вся переделка сводится к переключению фаз генератора, и оснащению ротора маленькими магнитиками для самовозбуждения ротора. >

Однолопастной винт для ветрогенератора

В продолжении усовершенствования ветрогенератора на этот раз было решено попробовать изготовить однолопастной винт и посмотреть какие приимущества он дает и какие недостатки присущи однолопастным винтам. Лопасть с противовесом имеет не жесткое крепление и может откланяться от оси вращения до 15 градусов. >

Ветрогенератор из тракторного генератора Г700

В этом ветрогенераторе в качестве генератора использован тракторный генератор с электровозбуждением. Генератор подвергся существенным изменениям, был перемотан статор более тонким проводом, а так-же домотала катушка ротора. Для этого ветряка винт был сделан из дюралюминия. Винт двухлопастной размахом 1,3м. >

Самодельный ветрогенератор для яхты

Самодельный ветрогенератор, генератор которого сделан из генератора мотоцикла ИЖ юпитер, Этот ветрогенератор специально создавался для эксплуатации на небольшой яхте, где должен был обеспечивать питанием навигационные приборы и мелкую электронику. >

Новый-второй ветрогенератор для яхты

В новом ветрогенераторе использовался статор от автомобильного генератора . Мощность нового ветряка теперь больше, диаметр винта также увеличился. Теперь ветрогенератор имеет новую защиту от сильного ветра , теперь винт не уходит в сторону, а опрокидывается, и хвост теперь не складывается, в общем подробности в статье. >

Ветряки цветы из велосипедных динамок

Иньтересные и красивые ветряки, генераторы которых это велосипедные динамо втулки. Сделаны они в виде всяких цветов, подсолнухов, ромашек, и окрашены в соответствующие цвета, красиво смотрятся как элемент дизайна.

e-veterok.ru

Ветровой генератор

ветровой генераторВ последнее время, человечество все больше заботит экологическая обстановка и дефицит невоспроизводимых источников энергии. В связи с этим нарастает интерес к альтернативным ресурсам, таким как  ветровой генератор.  Такой вид энергии как энергия ветра,  используется достаточно давно и на сегодняшний день существует целая отрасль, которая задействует данный источник, называется она — ветроэнергетика. Суть её стоит в преобразовании кинетической ветровой энергии в электрическую, посредством специально-разработанных установок.

Что такое ветровой генератор

Ветровой генератор (ветряк) — это система призванная превращать силу ветра в электроэнергию. Происходит это следующим образом. При вращении ветрового колеса, ротор генератора начинает вырабатывать переменный ток. С помощью контролера он преобразуется в постоянное напряжение и переходит в АКБ, который подзаряжается от него и является неким регулятром потока энергии. То есть, если энергии поступает много, АКБ накапливает заряд в себе, если мало отдает часть своего заряда. Дальше ток отправляется в инвертор, где превращается в переменный однофазный ток 50 Гц или 220В.

Виды ветровых генераторов

В зависимости от своей формы и конструкции осей вращения, ветряки делятся на горизонтальные и вертикальные. Особой популярностью пользуются горизонтальные устройства, хотя для их работы необходим постоянный ветер.

Применяют ветряные генераторы, как в серьезном производстве, так и в домашнем хозяйстве. Всвязи с этим, они делятся на промышленные и бытовые. Промышленные организуются крупными энергетическими корпорациями или государством. В этом случае сооружается огромная система, ветрогенераторов, мощность которых достигает несколько мВт.

Ветряные генераторы для частных домов

Одновременно с ветроэнергетикой производственного уровня, развивается и ветроэнергетика домашняя. Многие владельцы частных домов приобретают ветровую установку для экономии энергии в быту. И это разумно, ведь для того, чтобы обеспечить небольшой коттедж электроэнергией, достаточно установить генератор мощностью 1 кВт. Скорость ветра при этом должна быть 8 м/с. В тех местах, где дует не так сильно, устанавливаются дополнительные поставщики энергии, например, фотоэлектрические элементы. Также, к более мощным установкам добавляют менее мощные ветрогенераторы. Они не перебивают друг друга, а напротив, дополняют, усиливая поток энергии.

Популярность применения ветровых установок для дома, растет. Но, в зависимости от местности и цен на электроэнергию, внимание населения к энергии ветра сильно разница. Если говорить о России, здесь отрасль до сих пор находится в зарождающемся состоянии. На рынке можно найти лишь несколько вариантов генераторов. Да и при довольно низкой окупаемости (около 10 лет), стоимость их достаточно высока.

Ветрогенератор своими руками

ветровой генератор своими руками

 

Всвязи со всем вышеперечисленным, многие владельцы частных домов задаются вопросом: Можно ли воссоздать ветряной генератор своими руками? И как это сделать?

Как показывает практика, соорудить ветрогенератор самостоятельно вполне реально. Для того чтобы это сделать, вам понадобятся следующие материалы: прочный пластик, фанера, уголки, трубы, болты и гайки, а также АКБ. В качестве мотора подойдет двигатель любых бытовых приборов.

Также, необходимо будет вооружиться некоторыми инструментами. В их арсенале дрель, болгарка, сварка, ключи, ножовка и лобзик.

Если основы физики и электрики вам знакомы, то самостоятельная сборка ветрогенератора не составит особого труда, тем более, что схем и инструкций по сборке существует несметное множество. Для того чтобы выбрать из них, ту что нужна, необходимо, в первую очередь, определиться с тем, какие задачи будет выполнять генератор.

Основными требованиями, предъявляемыми к домашнему ветряку являются: простота конструкции, технологичность, возможность ремонта и защита от сильного ветра.

Из чего состоит ветровой генератор

Для того, чтобы приступить к сборке ветрогенератора необходимо иметь представление о том, из чего он состоит. Рассмотрим части ветряки на примере самой распространенной домашней модели.

Генератор. Служит для преобразования силы ветра в переменный ток.

Лопасти. Приводят в движение вал генератора.

Мачта. Генератор и ветровое колесо крепиться именно на эту деталь. От её длинны зависит какую мощность будет выдавать все устройство.

Контроллер. Эта деталь преобразует переменный ток от генератора в постоянный, заряжая тем самым АКБ.

АКБ — это батареи, которые стабилизируют нестабильную ветровую энергию, передавая свой заряд во время безветрия и накапливая его во время активного ветра.

Инвертор.Преобразует постоянный ток, поступаемый от АКБ в переменный, для непосредственной поставки электроэнергии.

Технология изготовления ветрогенератора

Всвязи с тем, что ветряки бывают различных конструкций, форм и функциональности, приведем наиболее общую последовательность действий для сборки ветрогенератора.

Для начала, необходимо изготовить лопасти. Выбранный для этого материал должен быть отшлифован. Форма передней части лопастей представляет собой полукруг, а задняя должна быть немного заострена. Длинна лопастей прямо пропорциональна мощности.

Прикрепляем готовые лопасти к втулке колеса (можно велосипедного).

ветровой генератор

 

Ротор выбранного двигателя крепиться к втулке и лопастям.

Из трубы изготавливается балка.

Из листового металла изготавливается хвост ветряка. Его оптимальный размер 300 на 300 мм, а форма может быть любой.

По краям балки закрепляется генератор и хвост.

Накрываем генератор кожухом для защиты от внешних воздействий.

Для свободного перемещения генератора собираем конструкцию из уголков.

Генератор соединяется с АКБ и инвертором посредством проводов. Эти провода помещены в трубу называемую мачтой.

Конструкция из уголков устанавливается на торец мачты.

Как видно, собрать ветрогенератор собственными силами не так уж и трудно. При правильной сборке и удачной установке, такая конструкция может обеспечить электроэнергией зону небольшого коттеджа.

схема

jelektro.ru