Как да направите вятърна ферма със собствените си ръце. Какво трябва да се подготви? Какви трябва да бъдат остриетата?

С нарастващите цени на електроенергията навсякъде се търсят и развиват алтернативни източници. В повечето райони на страната е препоръчително използването на вятърни турбини. За пълно осигуряване на ел.енергия частна къща, изисква достатъчно мощна и скъпа инсталация.

Вятърен генератор за дома

Ако направите малък вятърен генератор, използвайки електрически токможе да се използва за затопляне на вода или да се използва за част от осветлението, като стопански постройки, градински пътеки и веранди. Подгряване на вода за битови нужди или отопление е най-простият вариантизползване на вятърна енергия без нейното натрупване и преобразуване. Тук въпросът е по-скоро дали ще има достатъчно мощност за отопление.

Преди да направите генератор, първо трябва да разберете характеристиките на ветровете в региона.

Голям вятърен генератор за много места в руския климат не е много подходящ поради честата промяна на интензивността и посоката на въздушните потоци. Над 1 kW той ще бъде инерционен и няма да може да се завърти напълно при промяна на вятъра. Инерцията в равнината на въртене води до претоварвания от страничния вятър, което води до неговата повреда.

С появата на консуматори на енергия с ниска мощност има смисъл да се използват малки домашни вятърни генератори от не повече от 12 волта за осветяване на вилата LED лампиили зареждайте батериите на телефона, когато в къщата няма електричество. Когато това не е необходимо, генераторът може да се използва за загряване на вода.

Тип вятърен генератор

За безветрена зона е подходящ само вятърен генератор за платна. За да бъде захранването постоянно, ще ви трябва акумулаторна батерия от поне 12V, зарядно устройство, инвертор, стабилизатор и токоизправител.

За райони със слаб вятър можете самостоятелно да направите вертикален вятърен генератор с капацитет не повече от 2-3 kW. Има много опции и те са почти толкова добри, колкото индустриалните дизайни. Препоръчително е да купувате вятърни мелници с ветроходен ротор. В Таганрог се произвеждат надеждни модели с мощност от 1 до 100 киловата.

Във ветровитите райони можете да направите сами вертикален генератор за вашия дом, ако необходимата мощност е 0,5-1,5 киловата. Остриетата могат да бъдат направени от импровизирани средства, например от варел. Препоръчително е да закупите по-производителни устройства. Най-евтините са "платноходки". Вертикалната вятърна мелница е по-скъпа, но работи по-надеждно при силен вятър.

Направи си сам вятърна мелница с ниска мощност

У дома лесно се прави малък домашен вятърен генератор. За да започнете да работите в областта на създаването на алтернативни източници на енергия и да придобиете ценен опит в това как да сглобите генератор, можете сами да направите просто устройство, като адаптирате двигател от компютър или принтер.

Ветрогенератор 12V с хоризонтална ос

За да направите вятърна мелница с ниска мощност със собствените си ръце, първо трябва да подготвите чертежи или скици.

При скорост на въртене 200-300 об./мин. напрежението може да се повиши до 12 волта, а генерираната мощност ще бъде около 3 вата. Може да се използва за зареждане на малка батерия. При други генератори мощността трябва да се увеличи до 1000 об./мин. Само тогава те ще бъдат ефективни. Но тук се нуждаете от скоростна кутия, която създава значително съпротивление и също така има висока цена.

Електрическа част

За да сглобите генератора, имате нужда от следните компоненти:

  1. малък мотор от стар принтер, устройство или скенер;
  2. 8 диода тип 1N4007 за два токоизправителни моста;
  3. кондензатор с капацитет 1000 микрофарда;
  4. PVC тръби и пластмасови части;
  5. алуминиеви плочи.

Фигурата по-долу показва веригата на генератора.


Стъпков двигател: схема на свързване към токоизправителя и стабилизатора

Към всяка намотка на двигателя са свързани диодни мостове, от които има две. След мостовете е свързан стабилизаторът LM7805. В резултат на това изходът е напрежение, което обикновено се подава към 12-волтова батерия.

Генераторите с неодимови магнити с изключително висока адхезивна сила придобиха голяма популярност. Те трябва да се използват внимателно. При силен удар или нагряване до температура от 80-250 0 C (в зависимост от вида), неодимовите магнити се демагнетизират.

Можете да вземете главината на колата като основа за генератор „направи си сам“.

Ротор с неодимови магнити

Около 20 неодимови магнита с диаметър около 25 мм са залепени върху главината със суперлепило. Монофазните електрогенератори се изработват с равен брой полюси и магнити.

Магнитите, разположени един срещу друг, трябва да бъдат привлечени, т.е. обърнати от противоположни полюси. След залепването на неодимовите магнити те се запълват с епоксидна смола.

Намотките се навиват, като общият брой намотки е 1000-1200. Мощността на генератора на неодимови магнити е избрана така, че да може да се използва като източник постоянен ток, около 6А за зареждане на батерия 12 V.

Механични

Остриетата са направени от пластмасова тръба. Заготовки с ширина 10 см и дължина 50 см се изчертават върху него и след това се изрязват. На вала на двигателя е направена втулка с фланец, към който са закрепени лопатките с винтове. Техният брой може да бъде от две до четири. Пластмасата няма да продължи дълго, но за първи път ще бъде достатъчно. Сега се появиха достатъчно устойчиви на износване материали, например въглеродни влакна и полипропилен. След това могат да се направят по-здрави остриета от алуминиева сплав.

Остриетата се балансират чрез отрязване на излишните части в краищата, а ъгълът на наклон се създава чрез нагряване с огъване.

Генераторът е завинтен към парче пластмасова тръба със заварена към нея вертикална ос. Коаксиално на тръбата е монтирана и ветропоказател от алуминиева сплав. Оста се вкарва във вертикалната тръба на мачтата. Между тях е монтиран опорен лагер. Цялата конструкция може свободно да се върти в хоризонтална равнина.

Електрическото табло може да се постави върху въртяща се част, като напрежението се предава към консуматора чрез два контактни пръстена с четки. Ако платката с токоизправител е инсталирана отделно, тогава броят на пръстените ще бъде шест, колко щифта има стъпков двигател.

Вятърната мелница е прикрепена към височина 5-8м.

Ако устройството ефективно генерира енергия, то може да се подобри, като се направи вертикално аксиално, например от варел. Дизайнът е по-малко подложен на странични претоварвания от хоризонталния. Фигурата по-долу показва ротор с лопатки, направени от фрагменти от цев, монтирани на ос вътре в рамката и неподложени на сила на преобръщане.


Вятърна турбина с вертикална ос и цилиндричен ротор

Профилната повърхност на цевта създава допълнителна твърдост, поради което може да се използва по-тънка ламарина.

Вятърен генератор с мощност над 1 киловат

Устройството трябва да донесе осезаеми ползи и да осигури напрежение от 220 V, така че да можете да включите някои електрически уреди. За да направи това, той трябва самостоятелно да стартира и генерира електроенергия в широк диапазон.

За да направите вятърен генератор със собствените си ръце, първо трябва да определите дизайна. Зависи колко е силен вятъра. Ако е слаб, тогава вариантът с платна на ротора може да е единствената опция. Повече от 2-3тук не могат да се получат киловати енергия. Освен това ще му трябва скоростна кутия и мощна батерия със зарядно.

Цената на цялото оборудване е висока, така че трябва да разберете дали ще бъде от полза за къщата.

В райони със силни ветрове домашно направен вятърен генератор може да произведе 1,5-5 киловата мощност. След това може да се свърже с домашна мрежаза 220V. Трудно е да направите сами устройство с по-голяма мощност.

Електрически генератор от постояннотоков двигател

Като генератор можете да използвате нискоскоростен двигател, който генерира електрически ток при 400-500 об / мин: PIK8-6 / 2.5 36V 0.3Nm 1600min-1. Дължина на тялото 143 мм, диаметър 80 мм, диаметър на ствола 12 мм.


Как изглежда DC мотор?

Има нужда от мултипликатор с предавателно отношение 1:12. С едно завъртане на лопатките на вятърната мелница генераторът ще направи 12 оборота. Фигурата по-долу показва диаграма на устройството.


Схема на устройството на вятърна мелница

Скоростната кутия създава допълнително натоварване, но все пак е по-малко, отколкото за автомобилен генераторили стартер, където се изисква предавателно отношение най-малко 1:25.

Препоръчително е да направите остриетата от алуминиев лист с размери 60x12x2. Ако инсталирате 6 от тях на мотора, устройството няма да бъде толкова бързо и няма да се побърка при големи пориви на вятъра. Трябва да е възможно да се балансира. За да направите това, лопатките са запоени към втулките с възможност за навиване върху ротора, така че да могат да се преместват по-далеч или по-близо до центъра му.

Мощността на генератор с постоянен магнит от ферит или стомана не надвишава 0,5-0,7 киловата. Може да се увеличи само на специални неодимови магнити.

Генератор с немагнетизиран статор не е подходящ за работа. При слаб вятър спира и след това няма да може да тръгне сам.

Постоянното отопление през студения сезон изисква много енергия, а отоплението на голяма къща е проблем. За даване в това отношение може да ви бъде полезно, когато трябва да ходите там не повече от 1 път седмично. Ако всичко е претеглено правилно, отоплителната система в страната работи само няколко часа. През останалото време собствениците са сред природата. Използвайки вятърна мелница като източник на постоянен ток за зареждане на батерията, за 1-2 седмици можете да натрупате електричество за отопление на помещения за такъв период от време и по този начин да създадете достатъчен комфорт за себе си.

Да направиш генератор от двигател променлив токили автомобилен стартер, те изискват промяна. Моторът може да бъде надстроен до генератор, ако роторът е направен върху неодимови магнити, обработени до тяхната дебелина. Изработен е с броя на полюсите, като статора, редуващи се един с друг. Роторът върху неодимови магнити, залепени към повърхността му, не трябва да залепва по време на въртене.

Видове ротори

Дизайнът на ротора е различен. Общите опции са показани на фигурата по-долу, където са посочени стойностите на коефициента на използване на вятърната енергия (KIEV).

Видове и конструкции на ротори на вятърни турбини

За въртене вятърните мелници се правят с вертикална или хоризонтална ос. Вертикалната версия има предимството на лесна поддръжка, когато основните възли са разположени отдолу. Аксиалният лагер е самонастройващ се и има дълъг експлоатационен живот.

Двете лопатки на ротора на Savonius създават трептения, което не е много удобно. Поради тази причина той е направен от два чифта остриета, разположени на 2 нива едно от друго, като едното е завъртяно спрямо другото на 90 0 . Като заготовки могат да се използват варели, кофи, саксии.

Роторът Darrieus, чиито остриета са направени от еластична лента, е лесен за производство. За да се улесни повишението, броят им трябва да е нечетен. Движението е рязко, поради което механичната част бързо се счупва. Освен това лентата вибрира, докато се върти, предизвиквайки рев. За постоянна употреба този дизайн не е много подходящ, въпреки че остриетата понякога са направени от звукопоглъщащи материали.
При ортогонален ротор крилата са профилирани. Оптималният брой остриета е три. Устройството е високоскоростно, но трябва да се развие при стартиране.

Хеликоидният ротор има висока ефективност поради сложната кривина на лопатките, което намалява загубите. Използва се по-рядко от другите вятърни мелници поради високата си цена.

Дизайнът на ротора с хоризонтални лопатки е най-ефективен. Но изисква стабилен среден вятър и също така се нуждае от защита от урагани. Остриетата могат да бъдат направени от пропилен, когато диаметърът им е по-малък от 1 m.

Ако изрежете остриетата от дебелостенна пластмасова тръба или варел, няма да можете да постигнете мощност над 200 вата. Сегментният профил не е подходящ за компресируеми газообразни среди. Тук е необходим сложен профил.

Диаметърът на ротора зависи от необходимата мощност, както и от броя на лопатките. Двулопатковият 10 W изисква ротор с диаметър 1,16 м, а 100 W - 6,34 м. За четирилопатките и шестлопатките диаметърът ще бъде съответно 4,5 м и 3,68 м.

Ако поставите ротора директно върху вала на генератора, неговият лагер няма да издържи дълго, тъй като натоварването на всички остриета е неравномерно. Опорният лагер за вала на вятърната мелница трябва да бъде самонастройващ се, с две или три нива. Тогава валът на ротора няма да се страхува от завои и измествания по време на въртене.

Важна роля в работата на вятърната мелница играе токоприемникът, който трябва редовно да се поддържа: смазван, почистван, регулиран. Трябва да се осигури възможност за предотвратяването му, въпреки че това е трудно осъществимо.

Безопасност

Вятърните турбини с мощност над 100 W са шумни устройства. В двора на частна къща можете да инсталирате промишлена вятърна турбина, ако е сертифицирана. Височината му трябва да бъде по-висока от най-близките къщи. Дори вятърна мелница с ниска мощност не може да бъде монтирана на покрива. Механичните вибрации от работата му могат да създадат резонанс и да доведат до разрушаване на конструкцията.

Високите скорости на въртене на вятърния генератор изискват висококачествена изработка. В противен случай, ако устройството бъде унищожено, има опасност частите му да отлетят на големи разстояния и да причинят нараняване на човек или домашни любимци. Това трябва да се има предвид, когато правите вятърна мелница със собствените си ръце от импровизирани материали.

Видео. Вятърен генератор със собствените си ръце.

Използването на вятърни турбини не е препоръчително във всички региони, тъй като зависи от климатичните особености. Освен това да ги правите със собствените си ръце няма смисъл без известен опит и знания. За да започнете, можете да се заемете със създаването на прост дизайн с мощност от няколко вата и напрежение до 12 волта, с който можете да зареждате телефона си или да го осветявате енергоспестяваща лампа. Използването на неодимови магнити в генератора може значително да увеличи мощността му.

Мощните вятърни турбини, които поемат значителна част от захранването у дома, са най-добре закупени промишлени, за да създадат напрежение от 220 V, като внимателно претеглят плюсовете и минусите. Ако ги комбинирате с други видове алтернативни енергийни източници, електричеството може да бъде достатъчно за всички домакински нужди, включително и за отопление на дома.

Ние правим вятърна ферма със собствените си ръце в нашата частна къща. Нека се запознаем с вече съществуващите индустриални аналози на пазара и с произведенията на занаятчиите.

Човечеството през цялото си развитие не спира да търси евтини възобновяеми енергийни източници, които биха могли да решат много проблеми с енергоснабдяването. Един от тези източници е вятърната енергия, за чието превръщане в електрическа енергия са разработени вятърни електроцентрали (ВЕЦ) или както по-често се наричат ​​вятърни електроцентрали.

Всеки човек, особено този, който има частен или Ваканционен дом, бих искал да имам собствен вятърен генератор, който да осигурява жилища на достъпни цени електрическа енергия. Пречка за това е високата цена на промишлените проекти на вятърни турбини и съответно периодът на изплащане е твърде дълъг за отделен собственик на жилище, което прави нерентабилно закупуването му. Един от изходите може да бъде производството на вятърна ферма със собствените си ръце, което позволява не само да се намалят общите разходи за нейното придобиване, но и да се разпределят тези разходи за определен период, тъй като работата се извършва доста дълго време.

Да направя вятърна ферма, е необходимо да се определи дали климатичните условия позволяват използването на вятърна енергия като постоянен източник на енергия. В крайна сметка, ако вятърът е рядък за вашия район, едва ли си струва да започнете изграждането на домашен вятърен парк. Ако всичко е наред с вятъра, желателно е да се знаят общите климатични характеристики и по-специално скоростта на вятъра с разпределението му във времето. Познаването на скоростта на вятъра ще ви позволи да изберете и направите дизайна на вятърна ферма със собствените си ръце.

Видове

Вятърната централа „направи си сам“ се класифицира според местоположението на оста на въртене и има:

  • с хоризонтално разположение;
  • с вертикално положение.

Инсталациите с хоризонтална ос се наричат ​​витлови и са най-разпространени поради високата си ефективност. Недостатъкът на тези инсталации е техният по-сложен дизайн, което затруднява възможностите за домашно производство, необходимостта от използване на механизъм за следване на посоката на вятъра и голяма зависимост на работата от скоростта на вятъра - като правило тези инсталации правят не работи на ниски обороти.

По-прости, непретенциозни и леко зависими от скоростта и посоката на вятъра са инсталациите с вертикално разположение на работния вал - ортогонален с ротора на Дарие и въртележка с ротора на Савониус. Техният недостатък е много ниската ефективност, която е около 15%.

Недостатъкът и на двата вида домашна вятърна ферма е ниско качествогенерирана електроенергия, изискващи скъпи варианти за компенсиране на това качество - стабилизатори, батерии, електрически преобразуватели. В чистата си форма електричеството е подходящо само за използване при активни домакински товари - лампи с нажежаема жичка и прости нагревателни устройства. Електричеството с това качество не е подходящо за захранване на домакински уреди.

Конструктивни елементи

Структурно, независимо от местоположението на оста, домашно направен пълноправен вятърен парк трябва да се състои от следните елементи:

  • устройство за ориентация вятърна турбинапо посока на вятъра;
  • скоростна кутия или мултипликатор за предаване на въртене от вятърна турбина към генератор;
  • DC генератор;
  • Зарядно устройство;
  • акумулаторна батерия за съхранение на електрическа енергия;
  • инвертор за преобразуване на DC в AC.

Характеристики на избора на източник на ток


Един от сложните елементи на вятърния парк е генераторът. Най-подходящ за DIY е DC мотор с работно напрежение 60-100 волта. Тази опция не изисква промяна и може да работи с оборудване за зареждане на автомобилни акумулатори.

Използването на автомобилен източник на напрежение се затруднява от факта, че номиналната му скорост е около 1800-2500 оборота в минута и никоя конструкция на вятърна турбина не може да осигури такава скорост с директна връзка. В този случай е необходимо да се предвиди редуктор или усилвател с подходящ дизайн в инсталацията за увеличаване на скоростта на въртене в необходимите размери. Най-вероятно този параметър ще трябва да бъде избран експериментално.

Възможен вариант би бил реконструиран асинхронен двигател с помощта на неодимови магнити, но този метод изисква сложни изчисления и работа по завъртане, което често не е приемливо за домашна работа. Има вариант с фазова връзка към намотките на двигателя на кондензатори, чийто капацитет се изчислява в зависимост от неговата мощност.

производство

Като се има предвид, че ефективността на електроцентрала с хоризонтална ос има най-добри показатели за ефективност и се предполага, че непрекъснатото снабдяване с електроенергия се осигурява чрез съхраняване на енергия в батерия, за предпочитане е да го направите сами за този тип вятърна турбина, които ще разгледаме в тази статия.

За да направите такава електроцентрала със собствените си ръце, ще ви е необходим следният инструмент:

  • машина за електродъгово заваряване;
  • комплект гаечни ключове;
  • комплект свредла за метал;
  • електрическа бормашина;
  • ножовка или ъглошлайф с режещ диск;
  • болтове с диаметър 6 мм с гайки за закрепване на лопатките към ролката и алуминиевата ламарина към квадратната тръба.

За да направите вятърна ферма със собствените си ръце, ще ви трябват следните материали:

  • пластмасова тръба 150 мм, дължина 600 мм;
  • алуминиев лист с размери 300х300 мм и дебелина 2,0 - 2,5 мм;
  • метална квадратна тръба 80x40 мм и дължина 1,0 м;
  • тръба с диаметър 25 mm и дължина 300 mm;
  • тръба с диаметър 32 mm и дължина 4000-6000 mm;
  • медна жица, достатъчно дълга за свързване на електрически двигател, разположен на мачта с дължина 6 m, и товара, който този източник на ток ще захранва;
  • DC двигател 500 об/мин;
  • шайба за двигател с диаметър 120-150 мм;
  • батерия 12 волта;
  • реле за зареждане на акумулатора на автомобила;
  • Инвертор 12/220 волта.

Производственият процес „направи си сам“ се извършва в следния ред:

Освен това, по време на работа на инсталацията, може да се наложи промяна на размерите и конфигурацията на лопатките, предавателното отношение между вятърната турбина и генератора - всеки вятърен генератор, направен от собствените си ръце, е индивидуален поради използването на различни компоненти и условия за образуване на вятър. Първоначално се препоръчва да се направи вятърен парк с малък капацитет, върху който можете да обработвате получената информация, без да инвестирате голяма сума пари.



610760

От тази статия ще научите как да направите прост вятърен генератор със собствените си ръце у дома. Такъв вятърен парк винаги ще бъде полезен в отдалечени места, където няма достъп до домакински уреди. електрическа мрежа, например в отдалечен крайградски район. Разбира се, можете да използвате бензинов генератор, но тътен и дим от двигателя вътрешно горенемалко вероятно е някой да го хареса и със сигурност не е благоприятен за отдих на открито. Освен това цената на бензина ще бъде доста висока.

Вятърният парк ще може да зарежда батерии за живот на батериятане много мощни домакински уреди и осветление. Къде обаче точно да изразходвате получената енергия зависи от вас.

Тази статия е предназначена за аматьори в областта на проектирането на вятърни турбини със собствените си ръце и следователно максималната проста схемавятърна електроцентрала. Това ще бъде сравнително нискоскоростна домашна вятърна мелница (индекс на скорост Z = 3). Този дизайн е надежден и безопасен при работа.


Избор на мощност на вятърна ферма

Със сигурност мнозина, които четат тази статия, няма да искат да се ограничат до изграждането на вятърен генератор за захранване на хладилник и осветление в страната, но незабавно да изградят такава електроцентрала, която да захранва не само батерии, но и отоплителни батерии или котел за топла вода. Но такава мощна електроцентрала ще бъде изключително трудна за производство, тъй като сложността на дизайна с увеличаване на мощността се увеличава дори не в квадрата, а почти в куба!

Като пример за вятърна електроцентрала с мощност само 2 kW можем да цитираме индустриалния вятърен генератор W-HR2 на международната компания AVIC (показан на снимката). Този вятърен генератор с номинална мощност 2 kW има ротор с диаметър 3,2 m с аеродинамични метални лопатки, здрава стоманена кула с височина 8 m върху масивна стоманобетонова основа. Монтажът на възли се извършва с помощта на автокран. Очевидно е, че изчисляването и производството на такава вятърна турбина е трудно дори за отделни специализирани фирми и е почти невъзможно за един непрофесионалист да построи такава вятърна мелница със собствените си ръце.

Таблица 1. Зависимост на мощността на вятърния генератор от броя на лопатките и диаметъра на вятърното колело при скорост на вятъра 4 m/s

Мощност, W

Диаметър на вятърното колело с брой лопатки, m

В табл. 1 е показана зависимостта на мощността на вятърна турбина тип крило от нейния диаметър и броя на лопатките. Или с други думи, колко време трябва да вземете лопатките на определена вятърна турбина, за да получите желаната мощност. Данните в тази таблица се основават на практически тестове на работещи вятърни турбини, които имат вятърно колело CIEI (коефициент на използване на вятърната енергия) от 0,35 (профил на средно качество), ефективност на генератора от 0,8 и ефективност на скоростната кутия от 0,9.


За някои тези данни на пръв поглед може да изглеждат твърде високи. Така например от табл. Фигура 1 показва, че за да се изгради 500 W вятърен парк с три лопатки, диаметърът на вятърното колело трябва да бъде 11,48 м. Но не се страхувайте от тази цифра, тъй като данните са дадени за лек вятър от 4 m / s. Това е нормален вятър за равнинен терен, далеч от морето.

В същото време, с увеличаване на скоростта на вятъра, мощността на вятърния парк се увеличава. На фиг. такава зависимост е показана за електроцентрала с номинална мощност 240 W. Графиката показва, че при минимален вятър от 4 m / s (при който електроцентралата започва да работи), мощността е само 30 вата. Но мощността на един вятърен парк е пропорционална на кубичната скорост на вятъра. Тоест, ако скоростта на вятъра се удвои до максимална работна скорост от 8 m/s, мощността на вятърната централа се увеличава 2 3 = 8 пъти или от 30 вата до пълна мощност от 240 вата. При по-висока скорост на вятъра работата на вятърния парк ще трябва да бъде ограничена.

Като цяло, въз основа на практическия опит, можем да заключим, че сравнително прост домашен вятърен генератор ще има мощност от порядъка на 200-500 вата. Това е един вид "златна среда". Рядко отделните дизайнери успяват да сглобят по-мощен вятърен генератор със собствените си ръце, което наистина ще работи.

Избор на дизайн на вятърна турбина

Вятърното колело е най-важната част от вятърната турбина. Именно той преобразува вятърната енергия в механична. И изборът на всички останали възли, например генератор на електрически ток, зависи от неговия дизайн.

Със сигурност всеки е запознат с формата на вятърните колела на древните вятърни мелници. Това е само изключение, когато всичко забравено старо не винаги е добро. Такива вятърни колела на вятърна мелница имат много нисък KIEV от порядъка на 0,10-0,15, което е много по-малко от KIEV на съвременните високоскоростни гребни колела, който достига 0,46. Това е така, защото ниските познания по аеродинамика на старите майстори не им позволиха да конструират по-усъвършенстван дизайн.

Фигурата показва работата на два вида лопатки: платно (1) и перка (2). За да направите острие на платно (1), достатъчно е само да прикрепите листовия материал към оста, като го поставите под ъгъл спрямо вятъра, т.е. по аналогия с древните вятърни мелници. Но когато такова острие се върти, то ще има значително аеродинамично съпротивление, което се увеличава с увеличаване на ъгъла на атака. Освен това в краищата му се образуват вихри и зад острието се появява зона с ниско налягане. Всичко това прави ветрилните лопатки неефективно задвижване на вятъра.



Много по-ефективно е острието тип крило (2). С тази форма на лопатката, която е подобна на крилото на самолет, загубите от триене и разреждане са сведени до минимум. Що се отнася до ъгъла на атака на острието, на практика е установено, че най-оптималният ъгъл е 10-12º. При по-висок ъгъл на атака, увеличаването на мощността в резултат на по-високо налягане на вятъра върху перката не се покрива от увеличаването на аеродинамичните загуби.


Разбира се, има много други интересни видове вятърни турбини, като ротори с вертикална ос Savonius или ротори Darrieus. Но всички те имат по-ниски коефициенти на използване на вятърна енергия с по-висок разход на материал (в сравнение с работните колела). Например, инсталация с ротор Savonius с диаметър 2 метра и височина 2 метра със спокоен вятър от 4 m / s ще има полезна мощност от 20 вата. Същата мощност ще се генерира от шестнадесетлопатен пропелер с диаметър само 1 метър.

Следователно няма да „преоткриваме колелото“ и веднага да вземем за основа дизайн, който използва лопатки с хоризонтална ос на въртене. Именно този тип вятърна турбина има максимален КИЕВ с минимален разход на материали. Не е изненадващо, че този дизайн се използва в почти 99% от всички действащи индустриални вятърни паркове.

На първо място, трябва да изберете броя на остриетата. Най-евтините са вятърните колела с две и три лопатки, но те са бързи и имат следните недостатъци:

- високите работни скорости водят до възникване на големи центробежни и жироскопични сили. Жироскопичните сили натоварват оста на генератора, опорите и мачтата, докато центробежните сили се стремят да разчупят лопатките. По този начин периферната скорост на краищата на лопатките на високоскоростни вятърни колела с две лопатки често достига 200 m/s или повече. За сравнение, скоростта на куршум, изстрелян от пушка Baker от 1808 г., е 150 m/s. По този начин фрагменти от летящо счупено витло могат да наранят или дори да убият човек. Поради тази причина никой не се съветва да прави перки на високоскоростни вятърни турбини от пластмасова тръба. За тези цели е по-подходяща по-здрава дървесина. Изработването на дървени остриета е много трудоемък процес.

- известно е, че колкото по-бързо се въртят лопатките, толкова по-голяма е силата на триене с въздуха. Следователно лопатките на високоскоростните вятърни колела са много по-взискателни към аеродинамичното качество на изработката. Дори малките грешки значително намаляват KIEV на високоскоростни остриета. Изключително нежелателно е високоскоростните лопатки да бъдат вдлъбнати, те трябва да имат формата на крило на самолет. Изработването на лопатките на нискоскоростно витло е много по-лесно за любител. Необходимо е да се „опитате усилено“, за да направите острието за нискоскоростен витло от нарязана тръба с KIEV по-лошо от 0,3.

- високоскоростните вятърни турбини правят много шум по време на въртене, тъй като дори аеродинамично висококачествените лопатки по време на бързо въртене създават значителни зони на компресия и изпускане на въздух, а ръчно изработените лопатки още повече. Съответно, колкото по-големи са периферната скорост и размерите на острието, толкова по-голям е шумът. Следователно мощна високоскоростна вятърна мелница не може просто да бъде инсталирана на покрива на къща или в градина с гъсти сгради, в противен случай рискувате да се събудите през нощта от шума на излитащ хеликоптер и да разрушите отношенията със съседите.

- колкото по-малко перки има едно вятърно колело, толкова повече вибрации. Следователно вятърните турбини с малък брой лопатки (2-3) ще бъдат по-трудни за балансиране.

Като се имат предвид всички тези недостатъци на високоскоростните вятърни колела, за повече или по-малко мощна "вятърна мелница" е по-добре да изберете броя на лопатките най-малко 5-6.

Сега въз основа на данните в табл. 1, нека да разберем каква максимална дължина на лопатките е подходяща за направата на проста електроцентрала. Очевидно витло с шест лопатки с диаметър 2,5-3 м ще бъде трудно за производство. Представете си поне процеса на балансиране на такова витло и монтирането му върху мачта, която от своя страна трябва да е достатъчно здрава, за да издържи теглото на такова витло и аеродинамичните натоварвания. Но витло с шест лопатки с диаметър около 2 метра ще бъде достъпно за ентусиаст да направи със собствените си ръце.

Може би някой ще се изкуши да пренебрегне разходите за материали и допълнително да увеличи броя на лопатките, за да увеличи полезната мощност на вятърната турбина. Така че, с броя на лопатките на двуметров витло, равен на 12, мощността с „свеж“ вятър (8 m / s) ще достигне почти 500 вата. Но такова скъпо вятърно колело ще се окаже твърде бавно, което означава, че неизбежно ще изисква използването на отделна скоростна кутия, което значително ще усложни дизайна на вятърната централа.

По този начин най-оптималната конструкция е витлото на вятърната турбина с диаметър 2 m и брой лопатки, равен на 6.

Електрически генератор за вятърен парк

Когато избирате генератор на електрически ток за вятърна ферма, първо трябва да определите скоростта на вятърното колело. Изчислете честотата на въртене на вятърното колело W (под товар), като използвате формулата:

W=V/L*Z*60,
L=π*D,

където V е скоростта на вятъра, m/s; L е обиколката, m; D е диаметърът на вятърното колело; Z е индексът на скоростта на вятърната турбина (виж таблица 2).

Таблица 2. Индикатор за скоростта на вятърната турбина

Брой остриета

Индекс на скорост Z

Ако заместим данните за избраната вятърна турбина с диаметър 2 m и 6 лопатки в тази формула, ще получим честотата на въртене. Зависимостта на честотата от скоростта на вятъра е показана в табл. 3.

Таблица 3. Обороти на вятърно колело с диаметър 2 m с шест лопатки в зависимост от скоростта на вятъра

Скорост на вятъра, m/s

Брой обороти, rpm

Да вземем максималната работна скорост на вятъра равна на 7-8 m/s. При по-силен вятър работата на вятърната турбина ще бъде опасна и ще трябва да бъде ограничена. Както вече определихме, при скорост на вятъра 8 m/s максималната мощност на избрания дизайн на вятърна електроцентрала ще бъде 240 W, което съответства на скорост на вятърно колело 229 об./мин. Така че трябва да изберете генератор с подходящи характеристики.




За щастие времената на пълен недостиг „потънаха в забрава“ и няма да се налага традиционно да адаптираме автомобилен генератор от VAZ-2106 към вятърна ферма. Проблемът е, че такъв автомобилен генератор, например G-221, е високоскоростен с номинална скорост от 1100 до 6000 об / мин. Оказва се, че без скоростна кутия нашето нискоскоростно вятърно колело няма да може да завърти генератора до работна скорост.

Няма да правим скоростна кутия за нашата „вятърна мелница“ и затова ще изберем друг нискоскоростен генератор, за да фиксираме вятърното колело просто върху вала на генератора. Най-подходящ за това е велосипеден мотор, специално проектиран за двигатели на велосипедни колела. Такива велосипедни двигатели имат ниска работна скорост и могат лесно да работят в генераторен режим. Наличието на постоянни магнити в този тип двигател ще означава, че няма да има проблеми с възбуждането на генератора, какъвто е случаят например с асинхронните AC двигатели, които обикновено използват електромагнити (намотка на възбуждане). Без подаване на ток към възбуждащата намотка такъв двигател няма да генерира ток по време на въртене.

В допълнение, много приятна характеристика на моторите за велосипеди е, че те принадлежат към безчеткови двигатели, и следователно не изискват смяна на четките. В табл. 4 е показан пример за техническите характеристики на велосипеден мотор с мощност 250 W. Както можете да видите от таблицата, този велосипеден мотор е идеален като генератор за „вятърна мелница“ с мощност 240 W и максимална скорост на вятърното колело 229 rpm.

Таблица 4. Спецификации на мотор за велосипед с мощност 250 W

производител

Златен мотор (Китай)

Номинално захранващо напрежение

максимална сила

Измерена скорост

Въртящ момент

Тип мощност на статора

безчетков

Изработка на вятърен генератор със собствените си ръце

След като генераторът е закупен, можете да започнете да сглобявате вятърния генератор със собствените си ръце. Фигурата показва устройството на вятърна ферма. Методът на закрепване и местоположението на възлите може да бъде различен и зависи от индивидуалните възможности на дизайнера, но трябва да се придържате към размерите на основните възли на фиг. 1. Тези размери са избрани за този вятърен парк, като се вземат предвид дизайнът и размерите на вятърната турбина.


На фиг. 1 са показани размерите на страничната лопата (1), опашката с оперение (2), както и лоста (3), чрез който се предава силата от пружината. Опашката с оперение за завъртане на вятърното колело във вятъра трябва да бъде направена според размерите на фиг. 1 от профилна тръба 20x40x2,5 мм и покривно желязо като оперение.

Монтирайте генератора на такова разстояние, че минималното разстояние между лопатките и мачтата да е поне 250 mm. В противен случай няма гаранция, че лопатките, огъвайки се под действието на вятър и жироскопични сили, няма да се счупят на мачтата.

Производство на остриета

Вятърната мелница „направи си сам“ обикновено започва от лопатките. Най-подходящият материал за производството на лопатки на вятърна мелница с ниска скорост е пластмаса или по-скоро пластмасова тръба. Най-лесно е да направите остриета от пластмасова тръба - това е малко трудоемко и е трудно за начинаещ да направи грешка. Освен това пластмасовите остриета, за разлика от дървените, гарантирано не се изкривяват от влага.

Тръбата трябва да бъде изработена от PVC с диаметър 160 mm за напорна тръба или канализация, например SDR PN 6.3. Такива тръби имат дебелина на стената най-малко 4 mm. Тръбите за безнапорна канализация няма да работят! Тези тръби са твърде тънки и крехки.




На снимката се вижда вятърна турбина със счупени перки. Тези лопатки са направени от тънка PVC тръба (за канализация без налягане). Те се огънаха под напора на вятъра и се блъснаха в мачтата.

Изчисляването на оптималната форма на острието е доста сложно и няма нужда да го носите тук, оставете професионалистите да го направят. Достатъчно е да направим остриетата с помощта на вече изчисления шаблон съгласно фиг. 2, където са посочени размерите на шаблона в милиметри. Просто трябва да изрежете такъв шаблон от хартия (), след това да прикрепите 160 mm към тръбата, да начертаете очертанията на шаблона върху тръбата с маркер и да изрежете остриетата с мозайката или ръчно. Червените точки на фиг. 2 показва приблизителното местоположение на стойките на острието.

В резултат на това трябва да получите шест остриета, оформени като на снимката. За да могат получените остриета да имат по-висок KIEV и да правят по-малко шум по време на въртене, е необходимо да се шлайфат остри ъгли и ръбове, както и да се шлайфат всички груби повърхности.




За да прикрепите лопатките към тялото на мотора на велосипеда, трябва да използвате главата на вятърната турбина, която е диск от мека стомана с дебелина 6-10 mm. Към него са заварени шест стоманени ленти с дебелина 12 мм и дължина 30 см с отвори за закрепване на остриетата. Дискът е прикрепен към тялото на мотора на велосипеда с болтове с контрагайки за отворите за закрепване на спиците.


След производството на вятърната турбина тя трябва да бъде балансирана. За да направите това, вятърното колело е фиксирано на височина в строго хоризонтално положение. Препоръчително е да направите това на закрито, където няма вятър. При балансирано вятърно колело лопатките не трябва да се въртят спонтанно. Ако някое острие е по-тежко, то трябва да се шлайфа от края, за да се балансира във всяка позиция на вятърното колело.

Също така трябва да проверите дали всички остриета се въртят в една и съща равнина. За да направите това, измерете разстоянието от края на долното острие до най-близкия обект. След това вятърното колело се завърта и се измерва разстоянието от избрания обект до другите перки. Разстоянието от всички остриета трябва да бъде в рамките на +/- 2 мм. Ако разликата е по-голяма, тогава изкривяването трябва да се елиминира чрез огъване на стоманената лента, към която е прикрепено острието.

Закрепване на генератора (мотора на велосипеда) към рамката

Тъй като генераторът е подложен на големи натоварвания, включително от жироскопични сили, той трябва да бъде здраво закрепен. Самият мотор на велосипеда има здрава ос, тъй като се използва при големи натоварвания. Така че неговата ос трябва да издържа на теглото на възрастен при динамичните натоварвания, които възникват при каране на велосипед.

Но на рамката на велосипеда моторът на велосипеда е монтиран от двете страни, а не от едната страна, както ще бъде, когато работи като генератор на ток за вятърна ферма. Следователно валът трябва да бъде прикрепен към рамката, която представлява метална част с отвор с резба за завинтване върху вала на двигателя на велосипеда с подходящ диаметър (D) и четири монтажни отвора за монтиране със стоманени болтове M8 към рамката.


Препоръчително е да използвате максималната дължина на свободния край на вала за закрепване. За да предотвратите въртенето на вала в рамката, той трябва да бъде закрепен с гайка със заключваща шайба. Леглото е най-добре направено от дуралуминий.

За производството на рамката на вятърния генератор, т.е. основата, върху която ще бъдат разположени всички останали части, трябва да използвате стоманена плоча с дебелина 6-10 mm или участък от канал с подходяща ширина (в зависимост от външен диаметър на въртящия се модул).

Производство на пантограф и ротационен възел

Ако просто завържете проводници към генератора, тогава рано или късно проводниците ще се усукат, когато вятърната мелница се върти около оста си и ще се счупят. За да предотвратите това, трябва да използвате подвижен контакт - токоприемник, който се състои от втулка от изолационен материал (1), контакти (2) и четки (3). За да се предпазите от валежи, контактите на токоприемника трябва да бъдат затворени.

За производството на токоприемник на вятърен генератор е удобно да се използва този метод: първо се поставят контакти върху готовия ротационен възел, например от дебел месингов или меден проводник с правоъгълно напречно сечение (използван за трансформатори) , контактите вече трябва да са със запоени проводници (10), за които трябва да използвате едножилен или многожилен меден проводник с напречно сечение най-малко 4 mm 2. Контактите се покриват с пластмасова чаша или друг контейнер, дупката в опорната втулка (8) се затваря и се запълва с епоксидна смола. Снимката използва епоксидна смола с добавка на титанов диоксид. След като епоксидната смола се втвърди, детайлът се шлайфа на струг, докато се появят контакти.


Като подвижен контакт е най-добре да използвате медно-графитни четки от автомобилен стартер с плоски пружини.




За да може вятърното колело на вятърната турбина да се върти при вятър, е необходимо да се осигури подвижна връзка между рамката на вятърната турбина и неподвижната мачта. Лагерите са разположени между опорната втулка (8), която е свързана през фланеца към тръбата на мачтата с болтове, и съединителя (6), който е заварен електродъгово заваряване(5) към рамка (4). За да се улесни завъртането, е необходим въртящ се механизъм с помощта на лагери (7) с вътрешен диаметър най-малко 60 mm. Ролковите лагери са най-подходящи, защото поемат по-добре аксиални натоварвания.


Защита на вятърен парк от ураганни ветрове

Максималната скорост на вятъра, при която може да работи този вятърен парк е 8-9 m/s. Ако скоростта на вятъра е по-висока, работата на вятърния парк трябва да бъде ограничена.

Разбира се, този предложен тип DIY вятърна мелница е с ниска скорост. Малко вероятно е лопатките да се въртят до изключително високи скорости, при които се срутват. Но ако вятърът е твърде силен, натискът върху опашката става много значителен и при рязка промяна в посоката на вятъра вятърният генератор ще се завърти рязко.

Като се има предвид, че лопатките се въртят бързо при силен вятър, вятърното колело се превръща в голям тежък жироскоп, който издържа на всякакви завои. Ето защо между рамката и вятърното колело възникват значителни натоварвания, които са концентрирани върху вала на генератора. Има много случаи, когато аматьори изградиха вятърни турбини със собствените си ръце без никаква защита от ураганни ветрове и поради значителни жироскопични сили силните оси на автомобилните генератори се счупиха поради значителни жироскопични сили.

В допълнение, вятърно колело с шест остриета с диаметър 2 м има значително аеродинамично съпротивление и при силен вятър значително ще натовари мачтата.

Ето защо, за да може домашно направеният вятърен генератор да служи дълго и надеждно, а вятърното колело да не пада върху главата на минувачите, е необходимо да го предпазите от ураганни ветрове. Най-лесният начин да защитите вятърна мелница е със странична лопата. Това е доста просто устройство, което се е доказало на практика.

Работата на страничната лопата е следната: при работен вятър (до 8 m / s), налягането на вятъра върху страничната лопата (1) е по-малко от твърдостта на пружината (3) и вятърната мелница е инсталирана приблизително под вятъра с помощта на оперение. За да може пружината да не сгъва вятърната мелница, когато работният вятър е повече от необходимото, между опашката (2) и страничната лопата се опъва удължител (4).

Когато скоростта на вятъра достигне 8 m/s, натискът върху страничната лопата става по-силен от силата на пружината и вятърният генератор започва да се сгъва. В този случай вятърният поток започва да се влива в лопатките под ъгъл, което ограничава силата на вятърното колело.

При много силни ветрове вятърната мелница се сгъва напълно, а лопатките са монтирани успоредно на посоката на вятъра, работата на вятърната мелница практически спира. Моля, имайте предвид, че опашката на оперението не е твърдо свързана с рамката, а се върти на панта (5), която трябва да бъде изработена от конструкционна стомана и да има диаметър най-малко 12 mm.

Размерите на страничната лопата са показани на фиг. 1. Самата странична лопата, както и оперението, е най-добре да се направи от профилна тръба 20x40x2,5 mm и стоманен лист с дебелина 1-2 mm.

Като работна пружина могат да се използват всякакви пружини от въглеродна стомана със защитно цинково покритие. Основното е, че в крайно положение силата на пружината е 12 кг, а в първоначалното положение (когато мелницата все още не се сгъва) - 6 кг.

За производството на удължители трябва да се използва стоманен велосипеден кабел, краищата на кабела се огъват в контур, а свободните краища се фиксират с осем навивки от медна жица с диаметър 1,5-2 mm и се запояват с калай.

Мачта на вятърна турбина

Като мачта за вятърна ферма можете да използвате стомана водопроводна тръбас диаметър най-малко 101-115 mm и минимална дължина 6-7 метраобект на относително открита площ, където няма да има препятствия за вятъра на разстояние 30 m.

Ако вятърният парк не може да бъде инсталиран на открито, тогава нищо не може да се направи. Необходимо е да се увеличи височината на мачтата, така че вятърното колело да е най-малко 1 m по-високо от околните препятствия (къщи, дървета), в противен случай производството на електроенергия ще намалее значително.

Основата на самата мачта трябва да бъде монтирана върху бетонна платформа, така че да не се притиска в мократа почва.

Като стрии трябва да се използват поцинковани стоманени монтажни кабели с диаметър най-малко 6 mm. Стриите са прикрепени към мачтата със скоба. На земята кабелите са закрепени към здрави стоманени колчета (от тръба, канал, винкел и др.), които са заровени в земята под ъгъл на пълна дълбочина от метър и половина. Още по-добре е те да бъдат допълнително монолитни в основата с бетон.

Тъй като монтажът на мачтата с вятърната турбина има значително тегло, за ръчен монтаж е необходимо да се използва противотежест, направена от същата стоманена тръба като мачтата или дървена греда 100х100 мм с товар.

Електрическа схема на вятърен парк

Фигурата показва най-простата схема за зареждане на батерията: три изхода от генератора са свързани към трифазен токоизправител, който представлява три диодни половин моста, свързани паралелно и свързани със звезда. Диодите трябва да бъдат оценени за минимум работно напрежение 50V и ток 20A. Тъй като максималното работно напрежение от генератора ще бъде 25-26 V, изходите от токоизправителя са свързани към две 12-волтови батерии, свързани последователно.

Когато се използва такава проста схема, батериите се зареждат, както следва: при ниско напрежение, по-малко от 22 V, батериите се зареждат много слабо, тъй като токът е ограничен от вътрешното съпротивление на батериите. При скорост на вятъра 7-8 m/s, генерираното напрежение на генератора ще бъде в диапазона 23-25 ​​​​V и ще започне интензивен процес на зареждане на батериите. При по-висока скорост на вятъра работата на вятърния генератор ще бъде ограничена от страничната лопата. За охрана батерии(по време на аварийна работа на вятърен парк) срещу прекомерно висок ток във веригата, трябва да има предпазител, номинален за максимален ток 25 А.

Както можете да видите, тази проста схема има значителен недостатък - при спокоен вятър (4-6 m / s) батерията практически няма да се зарежда и точно такива ветрове най-често се срещат на равен терен. За да презаредите батериите при слаб вятър, трябва да използвате контролер за зареждане, който е свързан пред батериите. Контролерът за зареждане автоматично ще преобразува необходимото напрежение, освен това контролерът е по-надежден от предпазител и предотвратява презареждането на батериите.



За да използвате батерии за захранване на домакински уреди, проектирани за 220 V AC, ще ви е необходим допълнителен инвертор за преобразуване постоянно напрежение 24 V съответна мощност, която се избира в зависимост от пиковата мощност. Например, ако свържете осветление, компютър, хладилник към инвертора, тогава е достатъчен инвертор от 600 W, но ако планирате да използвате електрическа бормашина или циркуляр (1500 W) поне от време на време, тогава трябва да изберете 2000 W инвертор.


Фигурата показва по-сложна електрическа схема: при него токът от генератора (1) първо се изправя в трифазен токоизправител (2), след което напрежението се стабилизира от контролера на зареждане (3) и зарежда акумулаторите при 24 V (4). Инвертор (5) е свързан за захранване на домакински уреди.

Токовете от генератора достигат десетки ампери, следователно, за да свържете всички устройства във веригата, използвайте медни проводнициобщ раздел 3-4 mm 2 .

Желателно е да вземете капацитет на батериите най-малко 120 a / h. Общият капацитет на батериите ще зависи от средната интензивност на вятъра в региона, както и от мощността и честотата на свързания товар. По-точно необходимият капацитет ще бъде известен по време на експлоатацията на вятърния парк.

Грижа за вятърна ферма

Разглежданият нискоскоростен вятърен генератор със собствени ръце, като правило, стартира добре при слаб вятър. За нормалната работа на вятърния генератор като цяло трябва да спазвате следните правила:

1. Две седмици след стартирането, спуснете вятърния генератор при слаб вятър и проверете всички крепежни елементи.

2. Поне два пъти годишно смазвайте лагерите на въртящата се глава и алтернатора.

3. При първите признаци на дисбаланс на вятърното колело (треперене на лопатките по време на въртене в положение, установено от вятъра), вятърният генератор трябва да се спусне и повредата да се отстрани.

4. Проверявайте четките на токоотвода веднъж годишно.

5. Боядисвайте металните части на вятърния парк веднъж на 2-3 години.

Игор Соларов, специално за

Дата на публикуване: 16 декември 2013 г

Самостоятелното сглобяване на вятърен генератор включва преди всичко създаването на самия генератор. И, както се оказва, това може да се направи лесно от импровизирани средства.

Опции за производство

За дълго време от съществуването на алтернативна енергия са създадени електрически генератори с различни конструкции. Те могат да бъдат направени на ръка. Повечето хора смятат, че това е трудно, защото изисква известно количество знания, различни скъпи материали и т.н. В този случай генераторите ще бъдат с много ниска производителност поради Голям бройгрешни изчисления. Именно тези мисли карат тези, които искат да се откажат от идеята да направят вятърна мелница със собствените си ръце. Но всички твърдения са абсолютно погрешни и сега ще го покажем.

Занаятчиите най-често създават електрически генератори за вятърна мелница по два начина:

  1. От главината;
  2. Готовият двигател се превръща в генератор.

Нека разгледаме тези опции по-подробно.

Производство от главина

Най-известният от всички варианти е обичайният домашен дисков генератор за вятърна мелница, който се създава с помощта на неодимови магнити. Основните му предимства са: лекота на сглобяване, не изисква специални познания, възможност да не се придържате към точните параметри. Дори и да се правят грешки, това не е страшно, тъй като във всеки случай електричеството се генерира от вятърна мелница и може да се припомни с появата на практиката.

И така, първо трябва да се подготвим основни елементиза сглобяване на вятърния генератор:

  • главина;
  • спирачни дискове;
  • неодимови магнити 30x10 mm;
  • медна лакирана тел с диаметър 1,35 mm;
  • лепило;
  • шперплат;
  • фибростъкло;
  • епоксидна или полиестерна смола.

Домашните дискови генератори са направени на базата на главина и два спирачни диска от VAZ 2108. Безопасно е да се каже, че почти всеки собственик ще намери тези части на автомобила в гаража.

Ще поставим неомагнити на спирачните дискове. Те трябва да се приемат в количество, кратно на 4. Препоръчително е да се използват 12 + 12 или 16 + 16 единици. Това са най-приемливите варианти по отношение на ефективност и цена. Трябва да ги подредите с редуващи се стълбове. Статорът на нашия домашен генератор за вятърна мелница също е направен от шперплат, който е нарязан във форма. Освен това върху него се монтират навити намотки и всичко се запълва с епоксидна или полиестерна смола. От фибростъкло се препоръчва да изрежете два кръга със същия размер като статора. Те ще покрият горната част и долната страназа по-голяма здравина на конструкцията.

Неомагнитите могат да се използват във всякаква форма. Опитайте се да запълните цялото колело напълно с минимални празнини между елементите. Бобините трябва да бъдат навити така, че общият брой навивки да е в диапазона 1000-1200. Това ще позволи на алтернатора да произвежда 30 V и 6 A при 200 об / мин. Също така ще бъде много по-добре да ги направите овални, а не кръгли. Вятърният генератор ще стане по-мощен благодарение на това решение.


="Неомагнити за вятърни турбини" width="640" height="480" class="aligncenter size-full wp-image-697" />
Що се отнася до статора на нашия бъдещ генератор за вятърна мелница, неговата дебелина непременно трябва да бъде по-малка от размера на магнитите, например, ако магнитите са с дебелина 10 mm, тогава статорът е най-добре направен 8 mm (оставете празнина от 1 mm) . Размерите на дисковете трябва да са по-големи от дебелината на магнитите. Работата е там, че всички магнити се хранят взаимно чрез желязо и за да може цялата сила да отиде в полезна работа, това условие трябва да бъде изпълнено. Като се има предвид това, правейки електрически генератор със собствените си ръце, можете леко да увеличите неговата ефективност.

Свързване на намотка

Самосглобеният генератор за вятърна мелница може да бъде както еднофазен, така и трифазен. Повечето начинаещи избират първия вариант, тъй като е малко по-прост и лесен. Но монофазно свързванеима недостатъци под формата на повишена вибрация при натоварване (ядките могат да се развият) и вид бръмчене. Ако тези индикатори нямат значение, тогава намотките трябва да бъдат свързани по следния начин: краят на първата трябва да бъде запоен към края на втората, втората намотка към третата и т.н. Ако нещо е объркано, схемата няма да работи. Въпреки че е трудно да направите нещо нередно тук.



Въпреки че трифазната верига изисква повече грижи, инсталацията под товар не бръмчи и практически не вибрира, а разведените фази при 120 градуса увеличават мощността в определени режими на работа. Трифазно свързванебобини направи си сам се състои в свързването им чрез 3 единици. Например, когато се използват 12 намотки, те са запоени за първата фаза 1, 4, 7 и 10. За втората - 2, 5, 8 и 11. За третата - 3, 6, 9 и 12. Всичките шест получени краищата могат безопасно да бъдат извадени от статора. Можете да свържете фазите със звезда (за повече напрежение) или триъгълник (за повече ток).

Базовите елементи могат да бъдат поръчани от стругар. Това ще бъде по-правилно решение, тъй като главината на автомобила и спирачните дискове са доста масивни. Можете също така да направите малък трик под формата на увеличаване на диаметъра на цялото колело, защото колкото по-голямо е, толкова по-висока е радиалната скорост на вятърния генератор.

Дискови генератори имат прост дизайн, висока ефективности нямат залепващ ефект. Освен това вятърните турбини, базирани на тях, са доста леки. Но поради липсата на ядра, магнитите трябва да се използват два пъти повече. Разглежданият вариант е най-лесният за създаване на вятърна мелница със собствените си ръце.

Производство от асинхронен двигател

Генератор за вятърна мелница също може да бъде направен благодарение на промяната асинхронен двигател. Това изисква или повторно шлайфане на ротора до размера на неомагнитите, или да го направите сами.Повторното шлайфане на родния ротор също включва използването на стоманена втулка, която би затворила магнитното поле. Поради тази причина трябва да се вземе предвид и дебелината му. Могат да се използват както кръгли, така и квадратни магнити. Последният вариант е по-ефективен поради възможността да се монтират с по-голяма плътност.

Поради неизбежното залепване на ротора е необходимо да се залепят неомагнити с лек скос. Отместването трябва да се извърши на принципа зъб + жлеб. Когато правите генератор със собствените си ръце, трябва също да пренавиете бобините. Причината за това е използването на тънка намотка, която не е предназначена за високи напрежения и ампераж. Ако се използват двигатели с ниска скорост, тогава не е необходимо да ги пренавивате под генератора, тъй като те вече използват добър, дебел проводник.

Пренавиването на двигатели за генератори със собствените си ръце не е трудно, но се препоръчва да се повери тази работаелектротехници. Това ще избегне грешки и в същото време вятърните мелници от асинхронни машини са много по-ефективни.



Решението за оборудване на вятърни турбини с мултипликатор позволява да не се пренавива двигателят. Можете също така да поставите малък електромагнит за самовъзбуждане. Захранва се от въртенето на самата вятърна мелница и за да не консумира електричество от батерията, във веригата е монтиран мощен диод.

В крайна сметка бих искал да кажа, че създаването на домашен генератор за вашата вятърна мелница е доста просто. И това не изисква специални познания. Трябва да имате търпение и желание да експериментирате. Но в същото време трябва да се запомнят предпазните мерки, тъй като електрическите генератори могат да генерират големи токове.

От древни времена до наши дни човечеството се опитва да намери алтернативни източници на енергия. Но въпреки напредъка в абсолютно всички индустрии без изключение и редовното въвеждане на иновативни методи за генериране на енергия в производството, най-надеждните и широко разпространени все още са природните ресурси - вода, вятър и др. И ако обикновеният потребител може да има проблеми с инсталирането на водноелектрическа централа , тогава почти всеки собственик е в състояние да оборудва такъв механизъм като вятърна мелница за частна къща. Става въпрос за това устройство, неговото технически спецификации, видовете и характеристиките на инсталацията ще бъдат обсъдени допълнително.

Какво е вятърен генератор?

Такъв механизъм е продукт, чиято основна цел е да преобразува вятърната енергия в електрическо напрежение. Подобни устройства, които сред потребителите се наричат ​​вятърни мелници, са били използвани в зората на нашата ера, само формата им, разбира се, е различна. Днес такова устройство се е подобрило значително.

Основният ресурс за такъв механизъм е вятърът. Въз основа на направените наблюдения, въз основа на неговата скорост и плътност, експертите установяват на каква точно височина трябва да се постави това устройство, колко перки трябва да има и т.н. Генераторите на вятърни мелници се произвеждат в специализирани предприятия, но много собственици предпочитат да правят такъв механизъм самостоятелно с помощта на подръчни инструменти. Но преди да говорим за характеристиките на този процес, е необходимо да разберем как функционира такъв механизъм.

Принципът на работа на домашна вятърна мелница

Много подобна на системата на този генератор е известната самолетна турбина. Основната разлика е, че въртенето на лопатките на вятърна мелница не се случва поради работата на мощен двигател. Работата се основава на безплатната енергия на вятъра, която се абсорбира и впоследствие се превръща в необходимата на собствениците електроенергия.

По правило формата на лопатките е избрана така, че всеки, дори и най-малкият дъх, да е осезаем и механизмът веднага да реагира на него. Въпреки факта, че скоростта на въртене често изглежда ниска, малките зъбни колела се въртят много по-бързо от големите, което не винаги се забелязва на пръв поглед. Работейки по този начин, механизмът перфектно се справя с ускорението на лопатките и енергията се произвежда в точното количество.

Основните предимства на вятърните генератори

Безспорните предимства на такива продукти включват следното:

Екологична безопасност. Вятърна мелница за частна къща не влияе по никакъв начин на състоянието на атмосферата и не отделя никакви вредни емисии и газове във въздуха, тъй като горивото не е необходимо за нейната работа;

Както става ясно, този механизъм е много изгоден от икономическа гледна точка, тъй като не е нужно да харчите пари за гориво. Всички разходи ще бъдат свързани само с монтажа на конструктивните части на вятърната мелница и по-специално на нейния генератор.


Въпреки това, такова функционално устройство все още има някои отрицателни характеристики, които не могат да бъдат пренебрегнати.

Недостатъци на вятърните мелници

Основният недостатък на продукта е невъзможността да се контролира скоростта на неговата работа, което обяснява постоянната разлика в количеството произведена енергия. Просто казано, при липса на вятър има неизбежна нужда да се използва друг източник, който вече работи с някакъв вид гориво.

Освен това, от гледна точка на ергономията, такива инсталации не са много удобни, тъй като заемат много място. Освен това, за максимален ефект, най-добре е да ги поставите на хълм, а не на равен терен.


Когато монтирате вертикална вятърна мелница, е изключително важно да координирате нейната инсталация със съседите, тъй като има случаи, когато този механизъм действа като сериозна пречка за телевизионни антении нивото на шума понякога е твърде високо.

Устройството на хоризонтален вятърен генератор

Разликата между двата гореспоменати типа на тези механизми се състои в местоположението на оста. Хоризонталната версия е по-често срещана за осигуряване на електричество на малки частни сгради и се състои от следните структурни компоненти:

  1. Вал на ротора.
  2. Предаване.
  3. генератор директно.
  4. Спирачна система.


Преди да направите вятърна мелница, трябва ясно да се разбере, че лопатките на такъв продукт трябва да бъдат направени от издръжлив метал, който може да издържи на въздействието на лошото време. Благодарение на скоростната кутия, целият механизъм функционира надеждно. За да се предотвратят непредвидени ситуации, е позволено да се инсталира допълнителен двигател, способен да генерира електрическа енергия.

Функциониране на вертикална вятърна мелница

Тази система е оборудвана с роторен вал, който вече не е хоризонтален, а прав. Основното предимство на този дизайн е, че безплатната енергия, получена от въздуха, се произвежда независимо от която и да е. Освен това изобщо не е необходимо да се монтира такъв механизъм на открито, за разлика от хоризонталната проба, тя може да бъде инсталиран вътре в сградата.


Генераторите за вертикално оборудвана вятърна мелница работят много просто. Входящата енергия се преобразува в електричество чрез въртящи се лопатки, които от своя страна работят благодарение на роторния вал. В този случай полученото напрежение винаги може да бъде изпратено не само в хола, но и до определено оборудване или устройство.

Материали за монтаж на вятърни турбини

Пакетът на такова домашно приготвено устройство не включва части, които са трудни за получаване, като правило всички елементи са свободно достъпни на пазара или във фермата. И така, механизмът е монтиран с помощта на следните материали:

  • за вятърна турбина 12 V;
  • конвенционална батерия със същия капацитет;
  • прибори от алуминий от неръждаема стомана, например кофа или голяма тенджера;
  • автомобилно реле;
  • превключвател под формата на бутон;
  • специално устройство за измерване на напрежение - волтметър;
  • проводници с необходимата дължина;
  • технически инструменти - бормашина, винтоверт, резачки за тел;
  • крепежни елементи под формата на гайки, болтове и шайби.

С наличните всички горепосочени материали можете да започнете да сглобявате хоризонтална или вертикална вятърна мелница.

Производствен процес

Ако остриетата на устройството ще бъдат направени от кофа, тогава тя трябва да бъде разделена на 4 части, като се спазват пропорциите на бъдещите части и след това, без да се достига до края, изрежете елементите със специални ножици, предназначени за метал.

Отдолу и на шайбата е необходимо да маркирате и пробиете отвори за закрепване на болтовете. Важно е получените отвори да са разположени симетрично един спрямо друг, в противен случай, докато се върти, вятърната мелница може да се търкаля.


След това остриетата трябва да бъдат леко огънати. Генераторите на вятърни мелници могат да се въртят в различни посоки, така че тук трябва да помислите в каква посока се движи, за да преместите металните части в тази посока. Ъгълът на завоя пряко влияе върху скоростта на въртене.

Кофата с подготвени остриета се закрепва към шайбата с помощта на болтове.

След това към системата е свързан генератор. Чрез правилното комбиниране на всички проводници можете да постигнете непрекъсната работа на оборудването и да осигурите електричество не само на жилищни помещения, но и на допълнителни комуникации като аларми за крадци, видеонаблюдение и др.

Има и други опции за сглобяване, които използват напълно различни части, една от които е магнит за генератор на вятърна мелница. Но продукт, произведен от автомобилен акумулатор, е най-лесният за инсталиране и работа.

Как да защитим вятърна турбина от ураган?

Има моменти, когато използването на такова устройство е крайно нежелателно. По-специално това се отнася за ситуации, при които скоростта на поривите на вятъра надвишава 8-9 m/s. В този случай домашно приготвеният продукт се нуждае от известна защита.

По време на лошо време генераторите на вятърни мелници са най-добре покрити със странична лопата. Такъв механизъм спечели широка популярност сред потребителите, до голяма степен поради простотата на неговото устройство. Тази лопата е монтирана от стандартна профилна тръба с напречно сечение 20x40x2,5 mm и обикновен стоманен лист, чиято дебелина не трябва да надвишава 1-2 mm.

Пружината, държаща такъв елемент, може да бъде всеки материал, изработен от въглеродна стомана и обработен с цинк.


Инсталирайки такъв защитен инструмент, можете да сте спокойни за целостта на генератора, тъй като дори най-силният вятър няма да може да причини никакви механични повреди. Това важи и за целия дизайн на продукта.

Правилна грижа за домашна вятърна мелница

За да може създаденото у дома оборудване да функционира нормално, трябва да се спазват следните препоръки за неговата работа:

  1. Няколко седмици след първото стартиране на вятърната турбина е необходимо да се спуснат и да се провери надеждността на всички крепежни елементи.
  2. Всички структурни части на генератора трябва да се смазват с масло поне два пъти годишно.
  3. Ако забележите, че лопатките се въртят криво или постоянно треперят, вятърната мелница трябва незабавно да се спусне и незабавно да се отстранят всички неизправности.
  4. Четките на токоотвода трябва да се проверяват поне веднъж годишно. Това ще избегне възможни проблеми, свързани с късо съединение в мрежата.
  5. Боядисването на структурните части на целия механизъм може да се извършва веднъж на 2-3 години.

По този начин е безопасно да се каже, че е много по-лесно и по-евтино да управлявате домашно направени вятърни мелници. Генераторите, чиито цени са доста големи, са най-добре направени на ръка, вместо да придобиват скъпо фабрично оборудване. Важно е само да се спазват всички конвенции за сглобяване и тогава полученото устройство ще работи дълго и надеждно.

Препоръчваме за четене