Домашна вятърна електроцентрала. Вятърни генератори за дома: видове, приблизителни цени, производство Направи си сам

Общ принцип на работа

Основните работни части на вятърния генератор са лопатките, които се въртят от вятъра. В зависимост от местоположението на оста на въртене вятърните генератори се разделят на хоризонтални и вертикални:

• Хоризонтални вятърни турбининай-разпространени. Техните лопатки имат конструкция, подобна на витлото на самолет: в първо приближение те са плочи, наклонени спрямо равнината на въртене, които преобразуват част от товара от налягането на вятъра във въртене. Важна характеристикахоризонтален вятърен генератор е необходимостта да се осигури въртене на възела на лопатките в съответствие с посоката на вятъра, тъй като максимална ефективностсе осигурява, когато посоката на вятъра е перпендикулярна на равнината на въртене.
• Остриета вертикален вятърен генераторимат конвексно-вдлъбната форма. Тъй като рационализацията на изпъкналата страна е по-голяма от вдлъбнатата страна, такъв вятърен генератор винаги се върти в една посока, независимо от посоката на вятъра, което прави въртящия механизъм ненужен, за разлика от хоризонталните вятърни турбини. В същото време, поради факта, че във всеки момент само част от лопатките извършват полезна работа, а останалите само противодействат на въртенето, Ефективността на вертикалната вятърна турбина е значително по-ниска от тази на хоризонталната: ако за хоризонтален вятърен генератор с три лопатки тази цифра достигне 45%, тогава за вертикален няма да надвишава 25%.

Тъй като средната скорост на вятъра в Русия е ниска, дори голяма вятърна мелница ще се върти доста бавно през повечето време. За да се осигури достатъчно захранване, той трябва да бъде свързан към генератора чрез скоростна кутия, ремък или зъбно колело. В хоризонтална вятърна мелница модулът лопатка-редуктор-генератор е монтиран на въртяща се глава, което им позволява да следват посоката на вятъра. Важно е да се има предвид, че въртящата се глава трябва да има ограничител, който да не позволява пълно завъртане, тъй като в противен случай кабелите от генератора ще бъдат прекъснати (опцията за използване на контактни шайби, които позволяват на главата да се върти свободно, е по-голяма сложно). За да се осигури въртене, вятърният генератор е допълнен с работна лопатка, насочена по оста на въртене.

Най-често срещаният материал за острието е PVC тръба с голям диаметър, нарязана по дължина. По ръбовете те са занитени с метални пластини, заварени към главината на възела на острието. Чертежи на този вид остриета са най-широко разпространени в Интернет.

Видеото разказва за вятърен генератор, направен от вас

Изчисляване на лопатков вятърен генератор

Тъй като вече разбрахме, че хоризонталният вятърен генератор е много по-ефективен, ще разгледаме изчислението на неговия дизайн.

Вятърната енергия може да се определи по формулата
P=0,6*S*V³, където S е площта на окръжността, описана от краищата на лопатките на витлото (площ на метене), изразена в квадратни метра, а V е очакваната скорост на вятъра в метри в секунда. Трябва също така да вземете предвид ефективността на самата вятърна мелница, която за хоризонтален дизайн с три остриета ще бъде средно 40%, както и ефективността генераторен комплект, което в пика на скоростната характеристика е 80% за генератор с възбуждане от постоянни магнити и 60% за генератор с възбудителна намотка. Средно още 20% от мощността ще се консумират от повишаващата скоростна кутия (мултипликатор). По този начин окончателното изчисление на радиуса на вятърна мелница (т.е. дължината на нейното острие) за дадена мощност на генератор с постоянен магнит изглежда така:
R=√(P/(0,483*V³))

Пример: Да приемем, че необходимата мощност на вятърната електроцентрала е 500 W, а средната скорост на вятъра е 2 m/s. Тогава, според нашата формула, ще трябва да използваме остриета с дължина най-малко 11 метра. Както можете да видите, дори такава малка мощност ще изисква създаването на вятърен генератор с колосални размери. За конструкции, които са повече или по-малко рационални от гледна точка на собственото им производство, с дължина на острието не повече от един и половина метра, вятърният генератор ще може да произведе само 80-90 вата мощност дори при силен вятър.

Няма достатъчно мощност? Всъщност всичко е малко по-различно, тъй като всъщност натоварването на вятърния генератор се захранва от батерии, докато вятърната мелница ги зарежда само до най-добрите си възможности. Следователно мощността на една вятърна турбина определя честотата, с която тя може да доставя енергия.

Електричеството непрекъснато поскъпва. За да се чувствате комфортно извън града в горещо лятно време и мразовити зимни дни, трябва или да похарчите много пари, или да потърсите алтернативни източници на енергия. Русия е огромна страна с големи равнинни площи. Въпреки че в повечето региони преобладават бавни ветрове, слабонаселените райони се обдухват от мощни и бурни въздушни течения. Ето защо най-често е оправдано наличието на вятърен генератор във фермата на собственик на селски имот. Подходящ моделизбран въз основа на областта на приложение и действителните цели на употреба.

Вятърна мелница #1 - роторна конструкция

Можете да направите проста въртяща се вятърна мелница със собствените си ръце. Разбира се, той едва ли ще може да достави електричество на голяма вила, но е напълно способен да осигури електричество на скромна градинска къща. С негова помощ можете да осигурите светлина на стопански постройки вечер, осветете градински пътекии околността.

Можете да прочетете повече за други видове алтернативни източници на енергия в тази статия:

Ето как изглежда, или почти така, един въртящ се вятърен генератор „Направи си сам“. Както можете да видите, няма нищо прекалено сложно в дизайна на това оборудване.

Подготовка на части и консумативи

За да сглобим вятърен генератор, чиято мощност няма да надвишава 1,5 kW, ще ни трябва:

• генератор от кола 12 V;
• киселина или гел батерия 12 V;
• преобразувател 12V – 220V при 700 W – 1500 W;
• голям контейнер от алуминий или неръждаема стомана: кофа или голям тиган;
• реле за зареждане на автомобилен акумулатор и предупредителна лампа за зареждане;
• полухерметичен бутонен ключ 12 V;
• волтметър от всяко ненужно измервателно устройство, може би автомобилно;
• болтове с шайби и гайки;
• проводници с напречно сечение 2,5 mm 2 и 4 mm 2;
• две скоби, с които генераторът ще бъде прикрепен към мачтата.

За да завършим работата, ще ни трябват ножици за метал или мелница, рулетка, маркер или строителен молив, отвертка, ключове, бормашина, свредло и ножове за тел.

Повечето собственици на частни къщи не признават използването на геотермално отопление, но такава система има перспективи. Можете да прочетете повече за предимствата и недостатъците на този комплекс в следния материал:

Напредък на проектантската работа

Ще направим ротор и ще преработим шайбата на генератора. За да започнем, ще ни е необходим цилиндричен метален контейнер. Най-често за тези цели се използва тиган или кофа. Вземете рулетка и маркер или строителен молив и разделете контейнера на четири равни части. Ако режем метал с ножица, то за да ги вкараме, първо трябва да направим дупки. Можете също да използвате мелница, ако кофата не е от боядисана ламарина или поцинкована стомана. В тези случаи металът неизбежно ще прегрее. Изрязахме остриетата, без да ги разрязваме докрай.

За да не допуснете грешка с размерите на остриетата, които нарязваме в контейнера, е необходимо да направите внимателни измервания и внимателно да преизчислите всичко

Маркираме и пробиваме отвори за болтовете в дъното и в шайбата. На този етап е важно да не бързате и да позиционирате дупките по симетричен начин, за да избегнете дисбаланс по време на въртене. Остриетата трябва да са огънати, но не много. Когато изпълняваме тази част от работата, вземаме предвид посоката на въртене на генератора. Обикновено се върти по посока на часовниковата стрелка. В зависимост от ъгъла на огъване, зоната на влияние на вятърните потоци се увеличава и следователно скоростта на въртене.

Това е друга опция за острие. В този случай всяка част съществува отделно, а не като част от контейнера, от който е изрязана

Тъй като всяка от лопатките на вятърната мелница съществува отделно, всяка от тях трябва да бъде завинтена. Предимството на този дизайн е неговата повишена поддръжка

Кофата с готовите остриета трябва да бъде закрепена към шайбата с помощта на болтове. Инсталираме генератора на мачтата с помощта на скоби, след това свързваме проводниците и сглобяваме веригата. По-добре е предварително да пренапишете диаграмата, цветовете на проводниците и маркировките на контактите. Проводниците също трябва да бъдат фиксирани към мачтата.

За свързване на батерията използваме проводници 4 mm 2, чиято дължина не трябва да надвишава 1 метър. Свързваме товара (електрически уреди и осветление) с помощта на проводници с напречно сечение 2,5 mm 2. Не забравяйте да инсталирате конвертора (инвертора). Свързва се към мрежата на пинове 7.8 с проводник 4 mm 2 .

Конструкцията на вятърната турбина се състои от резистор (1), намотка на стартера на генератора (2), ротор на генератора (3), регулатор на напрежението (4), реле за обратен ток (5), амперметър (6), батерия (7), предпазител (8), ключ (9)

Предимства и недостатъци на този модел

Ако всичко е направено правилно, този ветрогенератор ще работи без да създава проблеми за вас. С батерия 75A и преобразувател 1000W може да захранва улично осветление, устройства за видеонаблюдение и др.

Инсталационната схема ясно показва как точно вятърната енергия се преобразува в електричество и как се използва по предназначение

Предимствата на този модел са очевидни: той е много икономичен продукт, лесно се ремонтира, не изисква специални условия за работа, работи надеждно и не нарушава вашия акустичен комфорт. Недостатъците включват ниска производителност и значителна зависимост от силни пориви на вятъра: лопатките могат да бъдат откъснати от въздушни течения.

Вятърна мелница #2 - аксиален дизайн с магнити

Доскоро в Русия не се произвеждаха аксиални вятърни турбини със статори без желязо върху неодимови магнити поради недостъпността на последните. Но сега ги има и у нас и струват по-малко от първоначално. Ето защо нашите занаятчии започнаха да произвеждат вятърни генератори от този тип.

С течение на времето, когато възможностите на ротационния вятърен генератор вече не осигуряват всички нужди на икономиката, е възможно да се направи аксиален модел с помощта на неодимови магнити

Какво трябва да се подготви?

Като основа аксиален генератортрябва да вземете главина от кола със спирачни дискове. Ако тази част е била в употреба, тя трябва да бъде разглобена, лагерите трябва да бъдат проверени и смажени и ръждата трябва да бъде почистена. Готовият генератор ще бъде боядисан.

За да почистите добре главината от ръжда, използвайте метална четка, която може да се прикрепи към електрическа бормашина. Главината отново ще изглежда страхотно

Раздаване и закрепване на магнити

Трябва да залепим магнити върху дисковете на ротора. В случая се използват 20 магнита с размери 25х8 мм. Ако решите да направите различен брой полюси, използвайте правилото: в еднофазен генератор трябва да има толкова магнити, колкото има полюси, а в трифазен генератор съотношението 4/3 или 2/3 трябва да се спазват полюсите към бобините. Магнитите трябва да се поставят с редуващи се полюси. За да сте сигурни, че местоположението им е правилно, използвайте шаблон със сектори, отпечатани на хартия или върху самия диск.

Ако е възможно, по-добре е да използвате правоъгълни магнити, а не кръгли, тъй като при кръглите магнитното поле е съсредоточено в центъра, а при правоъгълните - по дължината им. Противоположните магнити трябва да имат различни полюси. За да не объркате нещо, използвайте маркер, за да маркирате повърхността им с „+“ или „-“. За да определите полюса, вземете един магнит и донесете други до него. Поставете плюс на привличащите повърхности и минус на отблъскващите повърхности. Полюсите на дисковете трябва да се редуват.

Магнитите са поставени правилно. Преди да ги фиксирате с епоксидна смола, е необходимо да направите страни от пластилин, така че лепилната маса да може да се втвърди и да не се плъзга върху масата или пода

За да закрепите магнитите, трябва да използвате силно лепило, след което силата на залепване се подсилва допълнително с епоксидна смола. С него се пълнят магнити. За да предотвратите разпространението на смолата, можете да направите граници от пластилин или просто да увиете диска с лента.

Трифазни и монофазни генератори

Еднофазният статор е по-лош от трифазния, защото вибрира при натоварване. Това се дължи на разликата в амплитудата на тока, която възниква поради непостоянния му изход в даден момент. Трифазният модел не страда от този недостатък. Мощността в него винаги е постоянна, тъй като фазите се компенсират взаимно: ако в една токът спадне, в другата се увеличава.

В дебат между монофазен и трифазен вариант, последният излиза победител, тъй като допълнителната вибрация не удължава живота на оборудването и дразни ушите

В резултат на това мощността на трифазния модел е с 50% по-висока от тази на монофазния модел. Друго предимство на липсата на ненужни вибрации е акустичният комфорт при работа под товар: генераторът не бръмчи по време на работа. В допълнение, вибрациите винаги дезактивират вятърния генератор преди изтичането на експлоатационния му живот.

Процес на навиване на бобина

Всеки специалист ще ви каже, че преди да навиете намотките, трябва да направите внимателно изчисление. И всеки практикуващ ще направи всичко интуитивно. Нашият генератор няма да е твърде бърз. Необходимо е процесът на зареждане на 12-волтовата батерия да започне при 100-150 оборота в минута. С такива първоначални данни общ бройоборотите във всички бобини трябва да бъдат 1000-1200бр. Остава да разделим тази цифра на броя на намотките и да разберем колко завъртания ще има във всяка.

За да направите вятърен генератор по-мощен при ниски скорости, трябва да увеличите броя на полюсите. В същото време честотата на колебанията на тока в намотките ще се увеличи. По-добре е да използвате дебела тел за навиване на намотките. Това ще намали съпротивлението, което означава, че токът ще се увеличи. Трябва да се има предвид, че при високо напрежение токът може да бъде „изяден“ от съпротивлението на намотката. Една проста домашна машина ще ви помогне бързо и точно да навиете висококачествени бобини.

Статорът е маркиран, бобините са поставени на местата им. За фиксирането им се използва епоксидна смола, чийто поток отново се съпротивлява от пластилинови страни

Поради броя и дебелината на магнитите, разположени върху дисковете, генераторите могат да варират значително в работните си параметри. За да разберете каква мощност да очаквате като резултат, можете да навиете една намотка и да я завъртите в генератора. За да се определи бъдещата мощност, напрежението трябва да се измерва при определени скорости без товар.

Например при 200 оборота произвежда 30 волта със съпротивление 3 ома. Изваждаме напрежението на батерията от 12 волта от 30 волта и разделяме получените 18 волта на 3 ома. Резултатът е 6 ампера. Това е обемът, който ще отиде към батерията. Въпреки че практически, разбира се, излиза по-малко поради загубите на диодния мост и в проводниците.

Най-често намотките са кръгли, но е по-добре да ги удължите малко. В същото време има повече мед в сектора, а завоите на намотките са по-прави. Диаметърът на вътрешния отвор на намотката трябва да съответства на размера на магнита или да е малко по-голям.

Извършват се предварителни тестове на полученото оборудване, които потвърждават отличното му представяне. С течение на времето този модел може да бъде подобрен

Когато правите статора, имайте предвид, че дебелината му трябва да съответства на дебелината на магнитите. Ако броят на навивките в намотките се увеличи и статорът стане по-дебел, пространството между дисковете ще се увеличи и магнитният поток ще намалее. Резултатът може да бъде същото напрежение, но по-малък ток поради повишеното съпротивление на намотките.

Като форма за статора се използва шперплат, но можете да маркирате сектори за намотките на хартия и да направите граници от пластилин. Здравината на продукта ще бъде увеличена чрез фибростъкло, поставено на дъното на формата и отгоре на намотките. Епоксидната смола не трябва да залепва за формата. За да направите това, смажете го с восък или вазелин. За същите цели можете да използвате филм или лента. Намотките са фиксирани една към друга неподвижно, краищата на фазите са извадени. След това всичките шест проводника са свързани в триъгълник или звезда.

Генераторният възел се тества с ръчно въртене. Полученото напрежение е 40 волта, а токът е приблизително 10 ампера.

Последният етап - мачта и витло

Реалната височина на готовата мачта беше 6 метра, но по-добре да беше 10-12 метра. Основата за него трябва да бъде бетонирана. Необходимо е да се направи такова закрепване, за да може тръбата да се повдига и спуска с помощта на ръчна лебедка. В горната част на тръбата е прикрепен винт.

PVC тръбата е надежден и сравнително лек материал, който може да се използва за направата на витло на вятърна мелница с предварително определен завой.

За да направите винт, от който се нуждаете PVC тръба, чийто диаметър е 160 мм. От него ще трябва да се изреже витло с шест лопатки и два метра. Има смисъл да експериментирате с формата на лопатките, за да увеличите въртящия момент при ниски скорости. от силен вятървинтът трябва да се отстрани. Тази функция се изпълнява с помощта на сгъваема опашка. Генерираната енергия се съхранява в батерии.

Мачтата трябва да се повдига и спуска с помощта на ръчна лебедка. Допълнителна стабилност на конструкцията може да се осигури с помощта на опъващи кабели

Представяме на вашето внимание две опции за вятърни генератори, които най-често се използват от летни жители и собственици на селски имоти. Всеки от тях е ефективен по свой начин. Резултатът от използването на такова оборудване е особено очевиден в райони със силни ветрове. Във всеки случай такъв помощник в домакинството никога няма да навреди.

Време за четене ≈ 4 минути

Можете значително да намалите сметките си за електроенергия и да си осигурите резервен източник на енергия във вашата дача, като направите сами вятърен генератор.

Изкупуване готови вятърен генераторикономически оправдано само ако няма възможност за свързване към електрически мрежи. Цената на оборудването и неговите Поддръжкачесто се оказва по-висока от цената на киловатите, които ще купувате от енергоснабдителната компания през следващите няколко години. Въпреки че, в сравнение с използването на бензин или дизелови генераториниска мощност, тук екологичният източник на енергия печели по отношение на разходите за поддръжка, нивото на шума и липсата на вредни емисии. Временната липса на вятър може да се компенсира с помощта на батерии с преобразувател на напрежение.

Ветрогенераторът, сглобен с помощта на някои части „Направи си сам“, може да бъде няколко пъти по-евтин от готовия комплект. Ако сериозно решите да направите своя Ваканционен доменергийно независими, но не искате да плащате повече на никого - домашен вятърен генератор е правилното решение.

Мощност на вятърен генератор

Преди да започнете работа, трябва да решите дали наистина има нужда от мощен вятърен генератор, например за готвене, използване на електрически инструменти, отопление на вода или отопление. Може би е достатъчно да свържете осветление, малък хладилник, телевизор и да презаредите телефона си? В първия случай се нуждаете от вятърна мелница с мощност от 2 до 6 kW, а във втория можете да се ограничите до 1-1,5 kW.

Има също хоризонтални и вертикални вятърни генератори. С вертикална ос можете да използвате остриета с голямо разнообразие от форми; те могат да бъдат плоски или извити листове метал, въртящи се върху удължители. Има вариант с едно усукано острие. Самият генератор се намира близо до земята. Тъй като скоростите на лопатките са ниски, двигателят има голяма маса и съответно цена. Предимството на вертикалния дизайн е неговата простота и възможността за работа при слаб вятър.

Този преглед ще обсъди въпроса как да направите хоризонтален вятърен генератор със собствените си ръце. Можете да го използвате за Различни видовеналични генератори и преработени електродвигатели.

Дизайн на вятърен генератор 220V:

1. Електрически генератор за промишлено производство.
2. Лопатки за ветрогенератор и въртящ механизъм на мачтата.
3. Верига за управление на зареждането на батерията.
4. Свързващи проводници.
5. Монтажна мачта.
6. стрии.

Ще използваме двигателя постоянен токот "бягащата пътека", има параметри: 260V, 5A. Генераторният ефект получаваме поради обратимостта на магнитните полета на този тип електродвигатели.

Необходими материали и компоненти

Можете лесно да намерите всички подробности в магазините за хардуер или строителни магазини. Ще ни трябва:

• втулка с резба с необходимия размер;
• диоден мост, предназначен за ток 30-50A;
• PVC тръба.

Опашката и тялото на вятърната мелница могат да бъдат направени от следните материали:

• Стомана профилна тръба 25 mm;
• Маскиращ фланец;
• тръби;
• болтове;
• шайби;
• Самонарезни винтове;
• скоч.

Сглобяване на вятърен генератор според чертежите

Лопатките на вятърната мелница могат да бъдат направени от дуралуминий съгласно дадените чертежи. Детайлът трябва да бъде шлифован висококачествено, като предният ръб трябва да бъде заоблен, а задният ръб - заточен. За стеблото е подходящо парче калай с достатъчна твърдост.

Прикрепяме втулката към електродвигателя и пробиваме три отвора на тялото му на еднакво разстояние един от друг. Те трябва да бъдат резбовани за болтовете.

Ще разрежем PVC тръбата по дължина и ще я използваме като уплътнение между тях квадратна тръбаи корпуса на генератора.

Също така ще закрепим диодния мост близо до двигателя с помощта на самонарезни винтове.

Свързваме черния проводник от двигателя към плюса на диодния мост, а червения проводник към минуса.

Завинтваме стеблото със самонарезни винтове към противоположния край на тръбата.

Свързваме лопатките към втулката с помощта на болтове, не забравяйте да използвате две шайби и винт за всеки болт.

Завиваме втулката към вала на двигателя обратно на часовниковата стрелка, като държим оста с клещи.

Завиваме тръбата към маскиращия фланец с помощта на газов ключ.

Наложително е да се намери точката на равновесие на тръбата с прикрепен двигател и стебло. В този момент прикрепяме конструкцията към мачтата.

Препоръчително е да покриете всички метални части, които могат да бъдат подложени на корозия, с висококачествен емайл.

Вятърният генератор за частна къща трябва да бъде инсталиран на известно разстояние от основните сгради, мачтата трябва да бъде закрепена с въжета от стоманен кабел. Височината зависи от възможната сила на вятъра, терена и изкуствените препятствия около централата.

Електрическият ток след диодния мост трябва да тече през контролния амперметър към електронна схемазареждане на батерията. Лампите с нажежаема жичка с ниска мощност могат да бъдат свързани директно към такъв генератор. Заредените батерии осигуряват стабилно, постоянно напрежение. Препоръчително е да се използва за осветление (халогенни лампи и LED ленти), или изход към инвертор, за да получите 220V променлив токи свържете всички домакински уреди, чиято мощност не надвишава параметрите на инвертора.

Представената фото и видео информация ще ви даде по-ясна представа за сглобяването на вятърен генератор със собствените си ръце.

Видео за създаване на вятърен генератор със собствените си ръце

Един от най-достъпните варианти за използване на възобновяеми енергийни източници е използването на вятърна енергия. За да научите как да правите изчисления, да сглобявате и инсталирате сами вятърна мелница, прочетете тази статия.

Класификация на вятърните генератори

Инсталациите се класифицират въз основа на следните критерии за вятърни турбини:

• местоположение на оста на въртене;
• брой остриета;
• материал на елемента;
• стъпка на витлото.

Вятърните турбини, като правило, имат дизайнс хоризонтална и вертикална ос на въртене.

Версия с хоризонтална ос - дизайн на витло с една, две, три или повече лопатки. Това е най-често срещаният дизайн на въздушни електроцентрали поради високата си ефективност.

Версия с вертикална ос - ортогонални и каруселни конструкции по примера на ротори на Дарие и Савоний. Последните две концепции трябва да бъдат изяснени, тъй като и двете имат известно значение при проектирането на вятърни генератори.

Роторът на Darrieus е ортогонален дизайн на вятърна турбина, където аеродинамичните лопатки (две или повече) са разположени симетрично една спрямо друга на определено разстояние и са монтирани на радиални греди. Достатъчно труден вариантвятърна турбина, изискваща внимателен аеродинамичен дизайн на лопатките.

Роторът на Savonius е дизайн на вятърна турбина от тип въртележка, където две полуцилиндрични лопатки са разположени една срещу друга, образувайки като цяло синусоидална форма. Коефициент полезно действиеструктури е ниска (около 15%), но може да бъде почти удвоена, ако лопатките са разположени по посока на вълната не хоризонтално, а вертикално и се използва многослоен дизайн с ъглово изместване на всяка двойка лопатки спрямо други двойки.

Предимства и недостатъци на вятърните турбини

Предимствата на тези устройства са очевидни, особено по отношение на домашни условия на работа. Потребителите на вятърни турбини всъщност имат възможност да генерират безплатна електрическа енергия, без да се броят малките разходи за изграждане и поддръжка. Очевидни са обаче и недостатъците на вятърните електроцентрали.

Така че, за да се постигне ефективна работамонтаж, трябва да бъдат изпълнени условията за стабилност на ветровите потоци. Човекът не може да създаде такива условия. Това е чисто прерогатив на природата. Още един, но вече технически дефект, отбеляза ниско качествогенерирана електроенергия, в резултат на което се налага допълване на системата със скъпи електрически модули (умножители, зарядни устройства, батерии, конвертори, стабилизатори).

Предимствата и недостатъците по отношение на характеристиките на всяка модификация на вятърни турбини, може би, балансират на нула. Ако хоризонтално-аксиалните модификации се характеризират с висока стойност на ефективност, тогава за стабилна работа те изискват използването на регулатори на посоката на вятъра и защитни устройства срещу ураганни ветрове. Модификациите с вертикална ос имат ниска ефективност, но работят стабилно без механизъм за проследяване на посоката на вятъра. В същото време такива вятърни турбини се отличават с ниско ниво на шум, елиминират ефекта на „разпръскване“ при силни ветрове и са доста компактни.

Домашни вятърни генератори

Изработване на "вятърна мелница" със собствените си ръце- проблемът е напълно разрешим. Освен това конструктивен и рационален подход към бизнеса ще помогне да се сведат до минимум неизбежните финансови разходи. На първо място, струва си да скицира проекта и да извърши необходимите изчисления за балансиране и мощност. Тези действия ще бъдат не само ключът към успешното изграждане на вятърна електроцентрала, но и ключът към поддържането на целостта на цялото закупено оборудване.

Препоръчително е да започнете с изграждането на микровятърна мелница с мощност от няколко десетки вата. В бъдеще натрупаният опит ще помогне за създаването на по-мощен дизайн. Когато създавате домашен вятърен генератор, не трябва да се фокусирате върху получаването на висококачествена електроенергия (220 V, 50 Hz), тъй като тази опция ще изисква значителни финансови инвестиции. По-разумно е да се ограничим до използването на първоначално получена електроенергия, която може успешно да се използва без преобразуване за други цели, например за поддържане на системи за отопление и топла вода, изградени на електрически нагреватели (TEH) - такива устройства не изискват стабилно напрежение и честота. Това дава възможност за създаване проста диаграма, работещ директно от генератора.

Най-вероятно никой няма да спори, че отоплението и захранването с топла вода в къщата са по-ниски по значение домакински уредии осветителни устройства, за които често са склонни да инсталират домашни вятърни мелници. Изграждането на вятърни турбини е именно с цел осигуряване на топлина и топлина на къщата топла вода- Това минимални разходии простота на дизайна.

Обобщен дизайн на домашна вятърна турбина

Структурно един домашен проект до голяма степен копира индустриална инсталация. Вярно е, че домакинските решения често се основават на вятърни турбини с вертикална ос и са оборудвани с генератори за постоянен ток с ниско напрежение. Състав на модули за битови вятърни турбини, подчинени на висококачествено електричество (220 V, 50 Hz):

• вятърна турбина;
• устройство за ориентиране при вятър;
• аниматор;
• DC генератор (12 V, 24 V);
• модул за зареждане на батерията;
• акумулаторни батерии (литиево-йонни, литиево-полимерни, оловно-киселинни);
• конвертор DC напрежение 12 V (24 V) AC напрежение 220 V.

Вятърен генератор ПИК 8-6/2.5

Как работи? Просто. Вятърът върти вятърната турбина. Въртящият момент се предава през мултипликатора към вала на DC генератора. Енергията, получена на изхода на генератора, се акумулира в батерии чрез зарядния модул. От клемите на батерията постоянно напрежение от 12 V (24 V, 48 V) се подава към преобразувателя, където се трансформира в напрежение, подходящо за захранване на битови електрически мрежи.

Относно генераторите за домашни вятърни мелници

Повечето проекти на домашни вятърни турбини обикновено се изграждат с помощта на нискоскоростни постояннотокови двигатели. Това е най-простата опция за генератор, която не изисква модернизация. Оптимално - електродвигатели с постоянни магнити, предназначени за захранващо напрежение от около 60-100 волта. Съществува практика за използване на автомобилни генератори, но за този случай е необходимо въвеждането на умножител, тъй като автомобилните генератори произвеждат необходимото напрежение само при високи (1800-2500) скорости. Един от възможни варианти- реконструкция асинхронен двигателпроменлив ток, но и доста сложен, изискващ точни изчисления, извършване на стругови операции, монтиране на неодимови магнити в зоната на ротора. Има опция за трифазен асинхронен двигател със свързване на кондензатори със същия капацитет между фазите. И накрая, има възможност да направите генератор от нулата със собствените си ръце. Има много инструкции по този въпрос.

Домашна „вятърна мелница“ с вертикална ос

Доста ефективен и най-важното, евтин вятърен генератор може да бъде изграден на базата на ротор Savonius. Тук като пример се разглежда микроенергийна инсталация, чиято мощност не надвишава 20 W. Това устройство обаче е напълно достатъчно, например, за да осигури електрическа енергия на някои домакински уредиработещ на 12 волта.

Комплект части:

1. Алуминиев лист с дебелина 1,5-2 мм.
2. Пластмасова тръба: диаметър 125 мм, дължина 3000 мм.
3. Алуминиева тръба: диаметър 32 мм, дължина 500 мм.
4. Двигател за постоянен ток (генератор на потенциал), 30-60V, 360-450 об./мин, например електродвигател модел PIK8-6/2.5.
5. Контролер на напрежението.
6. Батерия.

Производство на ротора Savonius

От алуминиев лист се изрязват три „палачинки” с диаметър 285 mm. В центъра на всеки се пробиват отвори за алуминиева тръба 32 мм. Оказва се нещо подобно на компактдискове. Две парчета с дължина 150 мм се изрязват от пластмасова тръба и се нарязват наполовина по дължина. Резултатът е четири полукръгли остриета 125x150 мм. И трите алуминиеви „компактдиска“ се поставят върху 32 mm тръба и се фиксират на разстояние 320, 170, 20 mm от горната точка строго хоризонтално, образувайки две нива. Между дисковете се вмъкват лопатки, по две на ниво, и се фиксират строго една срещу друга, образувайки синусоида. В този случай лопатките на горния слой са изместени спрямо лопатките на долния слой под ъгъл от 90 градуса. Резултатът е ротор Savonius с четири лопатки. За закрепване на елементи можете да използвате нитове, самонарезни винтове, ъгли или други методи.

Свързване към двигателя и монтаж на мачта

Валът на постояннотокови двигатели с горните параметри обикновено има диаметър не повече от 10-12 mm. За да се свърже валът на двигателя към тръбата на вятърната турбина, в долната част на тръбата се притиска месингова втулка с необходимия вътрешен диаметър. През стената на тръбата и втулката се пробива дупка и се нарязва резба за завинтване на фиксиращия винт. След това тръбата на вятърната турбина се поставя върху вала на генератора, след което връзката се фиксира здраво с фиксиращ винт.

Останалата част от пластмасовата тръба (2800 мм) е мачтата на вятърната турбина. Генераторният възел с колелото Savonius е монтиран в горната част на мачтата - просто се вкарва в тръбата, докато спре. Като ограничител се използва метален дисков капак, монтиран на предния край на двигателя, с диаметър малко по-голям от диаметъра на мачтата. По периферията на капака се пробиват дупки за закрепване на телове. Тъй като диаметърът на корпуса на двигателя е по-малък вътрешен диаметъртръби, разделители или ограничители се използват за подравняване на генератора в центъра. Кабелът от генератора се прекарва вътре в тръбата и излиза през прозореца в долната част. По време на монтажа е необходимо да се вземе предвид защитата на генератора от влага чрез използване на уплътнителни уплътнения. Отново, с цел защита от валежи, може да се монтира капачка-чадър над връзката на тръбата на вятърната турбина с вала на генератора.

Цялата конструкция е монтирана на открито, добре проветриво място. Под мачтата се изкопава дупка с дълбочина 0,5 метра, долната част на тръбата се спуска в дупката, конструкцията се изравнява с телове, след което дупката се запълва с бетон.

Контролер на напрежението (обикновено зарядно устройство)

Произведен вятърен генератор, като правило, не е в състояние да произведе 12 волта поради ниската скорост на въртене. Максималната скорост на въртене на вятърната турбина при скорост на вятъра 6-8 m/sec. достига стойност от 200-250 об./мин. На изхода е възможно да се получи напрежение от около 5-7 волта. За зареждане на батерията е необходимо напрежение от 13,5-15 волта. Изходът е да се използва прост импулсен преобразувател на напрежение, сглобен например на базата на регулатора на напрежение LM2577ADJ. При подаване на 5 волта постоянен ток на входа на преобразувателя, изходът е 12-15 волта, което е напълно достатъчно за зареждане на автомобилен акумулатор.

Готов преобразувател на напрежение на базата на LM2577

Този микровятърен генератор със сигурност може да бъде подобрен. Увеличете мощността на турбината, променете материала и височината на мачтата, добавете преобразувател DC към AC и т.н.

Вятърна електроцентрала с хоризонтална ос

Комплект части:

1. Пластмасова тръба с диаметър 150 mm, алуминиев лист с дебелина 1,5-2,5 mm, дървен блок 80x40 с дължина 1 m, водопровод: фланец - 3, ъгъл - 2, тройник - 1.
2. DC електродвигател (генератор) 30-60 V, 300-470 об./мин.
3. Колело-шайба за двигател с диаметър 130-150 мм (алуминий, месинг, текстолит и др.).
4. Стоманени тръбис диаметър съответно 25 мм и 32 мм и дължина 35 мм и 3000 мм.
5. Заряден модул за батерии.
6. Батерии.
7. Преобразувател на напрежение 12 V - 120 V (220 V).

Изработка на „вятърна мелница“ с хоризонтална ос

За направата на лопатки на вятърна турбина е необходима пластмасова тръба. Секция от такава тръба с дължина 600 mm се нарязва по дължина на четири еднакви сегмента. Вятърната мелница изисква три остриета, които се правят от получените сегменти, като се изрязва част от материала диагонално по цялата дължина, но не точно от ъгъл до ъгъл, а от долния ъгъл до горния ъгъл, с лека вдлъбнатина от последния . Обработката на долната част на сегментите се свежда до образуването на закрепващо венчелистче на всеки от трите сегмента. За да направите това, по единия ръб се изрязва квадрат с размери приблизително 50x50 mm, а останалата част служи като венчелистче за закрепване.

Лопатките на вятърната турбина са закрепени към шайбата на колелото с помощта на болтови връзки. Макарата се монтира директно върху вала на постояннотоков електродвигател - генератор. Като шаси на вятърна турбина се използва обикновен дървен блок с напречно сечение 80x40 мм и дължина 1 м. Генераторът е монтиран в единия край на дървения блок. В другия край на щангата е монтирана „опашка” от алуминиев лист. В долната част на лентата, прикрепена метална тръба 25 mm, проектиран да действа като вал въртящ се механизъм. Като мачта се използва триметрова метална тръба 32 мм. Горната част на мачтата е втулката на въртящия се механизъм, в който е вкарана тръбата на вятърната турбина. Подпората на мачтата е направена от лист дебел шперплат. Върху тази опора под формата на диск с диаметър 600 mm е сглобена конструкция от водопроводни части, благодарение на която мачтата може лесно да се повдига или спуска, или да се монтира или демонтира. Момчета се използват за закрепване на мачтата.

Цялата електроника на вятърната турбина е монтирана в отделен модул, чийто интерфейс осигурява свързване на батерии и потребителски товари. Модулът включва контролер за зареждане на батерията и преобразувател на напрежение. Такива устройства могат да бъдат сглобени самостоятелно, ако имате подходящ опит или закупени на пазара. Има много в продажба различни решения, което ви позволява да получите желаните изходни стойности на напрежения и токове.

Комбинирани вятърни турбини

Комбинираните вятърни турбини са сериозен вариант за домашен енергиен модул. Всъщност комбинацията включва комбиниране в единна системавятърен генератор, слънчева батерия, дизелова или бензинова електроцентрала. Можете да комбинирате по всякакъв възможен начин, според вашите възможности и нужди. Естествено, когато има опция три в едно, това е най-ефективното и надеждно решение.

Също така, комбинацията от вятърни турбини включва създаването на вятърни електроцентрали, които включват две различни модификации наведнъж. Например, когато ротор Savonius и традиционна машина с три лопатки работят в една комбинация. Първата турбина работи при ниски скорости на вятъра, а втората само при номинални. Това запазва ефективността на инсталацията, елиминира неоправданите загуби на енергия, а в случай на асинхронни генераториреактивните токове се компенсират.

Комбинираните системи са технически сложни и скъпи варианти за домашна практика.

Изчисляване на мощността на вятърна електроцентрала

За да изчислите мощността на хоризонтално-аксиален вятърен генератор, можете да използвате стандартната формула:

• N = p S V3 / 2
• н- инсталационна мощност, W
• стр- плътност на въздуха (1,2 kg/m3)
• С— продухана площ, m2
• V— скорост на вятъра, m/sec

Например, мощността на инсталация с максимален обхват на лопатките 1 метър при скорост на вятъра 7 m/sec ще бъде:

• н= 1,2 1 343 / 2 = 205,8 W

Приблизително изчисление на мощността на вятърна турбина, създадена на базата на ротор Savonius, може да се изчисли по формулата:

• N = p R H V3
• н- инсталационна мощност, W
• Р— радиус на работното колело, m
• V— скорост на вятъра, m/sec

Например, за проектирането на вятърна електроцентрала с ротор Savonius, споменат в текста, стойността на мощността при скорост на вятъра от 7 m/sec. ще бъде:

• н= 1,2 · 0,142 · 0,3 · 343 = 17,5 W

Като гледах в чужди сайтове как се правят ветрогенератори обикновените хора, аз също исках да направя нещо подобно. В руския интернет по това време нямаше специална информация за тези вятърни мелници, разпространяваше се само информация за вятърните мелници на Хю Пигот и всякакви откъслечни информации. Но все пак исках да направя такава проста вятърна мелница за себе си.

Започна с търсене на неодимови магнити, но цените в онлайн магазините бяха много високи и не можах да ги намеря в обикновените магазини. Но скоро успях да поръчам по-евтини магнити. 25 кръгли магнита с размери 20*5 мм струват само 1030 рубли. Докато магнитите се движеха, започнах да правя остриетата.

Дървени перки за ветрогенератор

>

Първо премахнах излишната дървесина от остриетата с обикновен голям нож с широко острие, тъй като нямах телбод.

>

>

След това готовите остриета бяха шлифовани с шкурка, докато станат напълно гладки. След това остриетата се накисват три пъти в изсушаващо масло.

>

Също така изрязах кръгове от шперплат, за да монтирам остриетата. Срязах остриетата в дупето на 120 градуса с помощта на циркулярен трион. Диаметърът на винта е точно 2м.

>

Пратката с магнити пристигна, дори малко по-рано от очакваното. За първи път държах такива магнити в ръцете си, те са много мощни, въпреки факта, че са толкова малки, и не могат да се сравняват с обикновените феритни. Ето го и самият колет, грижливо опакован, всички магнити са си на мястото и непокътнати.

>

Роторните дискове са направени от желязо с дебелина 4 мм. Първо бяха изрязани две заготовки, в тях бормашинабяха пробити дупки за шпилките и след това стругЦентралните отвори бяха изрязани и краищата бяха обработени.

>

За да запазя сигурно магнитите върху дисковете, ги напълних с епоксидна смола. За да го напълня, направих калъп от шперплат и го покрих с маскираща лента. Маркирах сектори за магнити върху дисковете и подредих магнитите редуващи се с полюси. За да улесня проверката на полюсите, използвах игла за компас. Ето един диск с магнити преди изливане.

>

Ето и готовите роторни дискове с напълнени магнити.

>

>

Общо 9 намотки.

>

За да напълните намотките, Starota направи нова униформа. Първо сложих парче полиетиленово фолио, след това парче фибростъкло отгоре и след това форма върху фибростъклото и след това под формата на намотка. След това подготвих смолата и започнах да пълня статора.

>

Излях малко повече епоксидна смола от необходимото, това беше направено специално, така че второто парче фибростъкло, което покриваше статора отгоре, да бъде наситено. След това притиснах това нещо отгоре с парче шперплат и сложих тежест върху него, оставяйки го там, докато смолата се втвърди.

>

Завършен статор.

>

Стойката за статора беше изрязана от същата 4 мм стомана.

>

Стругарът също ми направи въртяща се ос. След това всичко беше заварено заедно, като се използваха наличните части или по-скоро тези, които лежаха наоколо в скрап. Вятърният генератор е защитен от силни ветрове по метода на сгъваема опашка.

>

Както всички заваръчни работиПродуктът е завършен, почистен и подготвен за боядисване.

>

След сглобяването беше открито, че сто магнита на дисковете се привличат към щифтовете, които държат статора, поради което има вид залепване и се наблюдава лека вибрация по време на въртене. Тъй като не можах да намеря немагнитни шпилки, трябваше да удължа стойките, така че шпилките да са по-далеч от дисковете с магнити.

>

Направен е и монтажа на четката. Пръстените са изработени от епоксидна смола, първо се изляха квадратните заготовки за халките, след това ги вкарах в свредлото и ги шлайфах до кръгла форма. Изрязах ленти от алуминий и ги залепих върху епоксидна смола.

>

Излях основата и направих стойка за мачтата от свързващи пръти.

>

След всичко подготвителна работаНаправих пробно повдигане на мачтата, за да стегна веднага всички момчета и да проверя всичко, преди да вдигна вятърния генератор.

>

Преди повдигането ветрогенераторът беше боядисан отново.

>

Подготовка за повдигане на вятърния генератор.

>

И накрая вятърният генератор се повдига на вятъра.

>

В резултат на това генераторът не се оправдава при генерирането на електричество, средно генерира само 2-5 волта и само от време на време при пориви до 10 волта, ток до 1А. Но все пак основната цел на тази работа беше постигната; вятърният генератор се оказа евтин и направен главно от безплатни скрап материали. Е, изглежда добре и радва окото. Снимки и Кратко описаниеот тук >> източник