Ветряки для дома своими руками – какая модель самая подходящая?

Часто появляются ситуации, когда электрическая энергия в ближайшей линии передач становится недоступной или необоснованно дорогой, и в данных случаях может помочь только рукодельный ветряк. Необходимо рассмотреть варианты независимого обеспечения дома за городом электротоком.

Ветрогенераторы – какая модель лучше?
Достаточно часто хочется сэкономить на электрической энергии или получить ее там, где еще не проходят вышки ЛЭП. Также может быть вариант, когда просто отсутствует возможность присоединения к данной вышке из-за отсутствия свободной мощности. В любом из указанных случаев появляется потребность найти доступный источник электрической энергии, причем будет лучше возобновляемый, другими словами без использования горючего. Благодаря этому забудем на определенный период времени про существование бензиновых и генераторов на дизеле и попробуем применить силу ветра для получения электричества.

Ветроустановки есть достаточно давно, еще пару веков назад активно применялись мельницы с ветряками. Да, во время штиля от подобного устройства мало толку, а во время бури может отказать даже очень надежный механизм (как максимум). Однако при всей собственной ненадежности ветровой домашний генератор собственными руками сделать большого труда не составит, он считается самым эффективным, тем более если нет доступа к реке с быстрым течением для установки колеса. И необходимо не забывать, что башня ветряка не должна мешать соседям ни шумом, ни вибрацией, ни даже отбрасываемой тенью, по правилам строительства дома для жилья на участке.

Ветрогенераторы с вертикальной осью как правило будут работать при не сильном ветре
Ветрогенераторы с вертикальной осью как правило будут работать при не сильном ветре
Главных видов ветряков есть только 2: с горизонтальной и вертикальной осью вращения. Мельницы, когда-то применяемые везде, относились к механизмам, лопасти которых насаживались на в горизонтальном положении ориентированную ось. Также и большинство ветряков сегодня делаются именно по данному принципу, потому как подобный вариант обеспечивает самый большой КПД. Однако ветрогенераторы с вертикальной осью для дома, выполненные собственными руками, работают при самом не сильном ветре, который не переместит лопасти пропеллерных моделей. Для них достаточно легких порывов от 1–2 метров в секунду. Что же касается изготовления – намного легче сделать вертикальный ветряк, который принимает ветер с абсолютно любой стороны.

Отличают резервные электростанции и по типу лопастей, которые есть у двоих вышеуказанных видов. В основном ключевым аргументом деления по типам считается конструкция: жёсткая или парусная. Уже в зависимости от того, какой вариант лучше для определённой модели, подбирается материал для производства лопастей улавливателя ветровых потоков. Это может быть фанера, жесть или тонкая сталь листового типа, пластик, композит – для легкой жёсткой конструкции, а для парусной подойдёт любой эластичный, но крепкий материал, включая шелк, баннерную ткань либо даже тонкий брезент.

Различия генераторов по форме лопастей – сопоставление эффективности
Упрощенный вариант горизонтального типа – парусная конструкция, другими словами просто размещение плоскостей пропеллера под маленьким углом к плоскости вращения. Жёсткие лопасти затребуют правильного расчета изгиба их поверхностей, либо достигать самой большой продуктивности надо будет эксперементальным путем. Недостаточное искривление "крыла" даст в итоге понижение КПД из-за плохого захвата потока воздуха, а очень сильное само будет создавать сопротивление вращению из-за трения о воздух.

Парусная конструкция — упрощенный вариант горизонтального типа.
Парусная конструкция — упрощенный вариант горизонтального типа.
Что же касается генераторов с вертикальной осью, их улавливатели ветра могут иметь всевозможные формы, и разработки новых контуров и изгибов продолжаются регулярно. Упрощенный вариант – с лопастями в форме желобов, говоря иначе конструкция Савониуса. Их кол-во в большинстве случаев делают четным – 2 или 4. Правда случается и больше, когда делают собственными руками самодельные многолопастные вертикальные ветряные генераторы на 30 кВт, с добавочными статичными экранами на внешнем кольце. Эти экраны направляют и концентрируют ветер на конкретные участки размещенного в середине кольца ротора, где установлены конкретно лопасти. Их, в зависимости от диаметра диска основания, может начитываться от 8 до 16 штук.

Еще существуют ортогональные пропеллеры, которые размещены на вертикально установленных осях и вращаются в горизонтальной плоскости, однако их главный минус в чрезвычайно невысоком КПД. Также аналогичные резервные электростанции не работают при слабых порывах ветра, необходима скорость не меньше 4 метров в секунду. И реже всего применяются модели ветряков Дорье, в том числе геликоидный, с винтообразным загибом лопастей, дугообразными улавливателями ветра и системой типа "Н". Они надежны и продуктивны, однако их тяжело делать дома.

Преимущества, и недостатки разных типов – разбираем и оцениваем
Как мы уже говорили, продуктивность значительно выше у моделей с горизонтальной осью вращения. Однако у них есть потребность крепком ветре, такой в большинстве случаев бывает на высоте более 10–15 метров, и конкретно такой длины устанавливают мачту, которую венчает поворотная гондола с лопастями. Дополнительным немаловажным достоинством можно считать отсутствие изгибающей нагрузки на вал, которая имеет место у ветряков с вертикальной осью. К недостаткам же можно отнести тот момент, что у поворотных пропеллерных моделей 2 вала, а это означает больше изнашивающихся узлов и больше вероятность неисправности.

Вертикальные ветряные генераторы большого труда не составит выполнить своими руками
Вертикальные ветряные генераторы большого труда не составит выполнить своими руками
Что же касается вертикальных систем, их плюсы и минусы зависят от модели. Например, ветроустановки Савониуса самые простые и могут быть изготовлены для дома собственными руками, как из консервной банки, так и из железной либо бочки из пластика. Заводятся они если есть наличие 4 лопастей от самого легкого дуновения ветра, тем более если установлены хорошие детали, тогда произойдет самораскручивание за счёт инерции даже при порывистом ветре. Однако если лопасти только 2 или 3, самостоятельное вращение не представляется возможным, благодаря этому ставят 2 таких модуля друг на друга, располагая улавливатели ветра каждого под угол 90 градусов в отношении к иному. Парусность у данного типа большая, а поэтому слишком высоко боковое давление на ось при крепком шторме.

У ортогональных ветряков, кроме их небольшой мощности, есть еще ряд минусов. Самое первое, это довольно крепкая вибрация из-за неравномерного давления на неодинаковые участки лопасти крыловидной формы. Как правило, быстро приходит в негодность подшипник, установленый на вертикальном вале. Более того, аналогичные резервные электростанции издают во время вращения довольно крепкий и противный шумовой фон, и потому могут оказаться причиной недовольства соседей на ближайших участках. Геликоидные, если их покупать готовые, заводской комплектации, обходятся неоправданно дорого, также, как и многолопастные конструкции, у которых огромное множество деталей.

Любой ветрогенератор для увеличения эффективности можно установить в поворачивающейся трубе.

Рабочий принцип ветряков – как устроена система?
Это не зависит от типа ветряка, сам по себе он энергию выработать не может, ему необходим генератор, вращение вала которого будет обеспечиваться лопастями. Если у вас конструкция с горизонтальной осью вращения, для передачи движения на вал потребуется редуктор. Дальше подсоединяется контроллер, который видоизменяет получаемое на катушках генератора электричество в постоянный ток, поступающий потом в аккумуляторы. Дальше можно присоединить светодиодную лампочку, однако если вы хотите зарядить какое-нибудь приспособление или присоединить ноутбук, потребуется так же и преобразователь напряжения, который видоизменяет собранный батареей заряд в электрический ток.

Необходимо учесть, что каждое изменение тока с переменного на постоянный, и наоборот, делает меньше финальное кол-во энергии на 10–15 %.

Установка с вертикальной осью вращения удобная тем, что у нее вал может быть достаточно длинным, и это дает возможность поместить генератор снизу мачты, другими словами в зоне прямого доступа. Часто в цепь устанавливают автоматизированный тумблер, в том случае, когда ветряк работает в сочетании с фотоэлектрическими панелями или водяным колесом. Также в большинстве моделей ставят тормоз, который необходим в случае, если аккумулятор полноценно заряжен. На лопастях ветряков с горизонтальной осью вращения могут быть предусматриваются шарниры, которые кладут улавливатели ветра при шторме. Высокомощный ветрогенератор на 5 киловатт, изготовленный собственными руками, порой дополняется поворотным электрическим мотором, который срабатывает от датчика направления воздушных потоков.

🌑 ВЕТРОГЕНЕРАТОР ИДЕАЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ СДЕЛАЙ И СЕБЕ ТАКОЙ ЖЕ ВЕТРЯК ИГОРЬ БЕЛЕЦКИЙ

Изделие на неодимовых магнитах – короткая инструкция
Поручить сборку ротора и статора для ветряка лучше профессионалу, но если вы все таки захотели сделать ветряк для приватного дома с нуля собственными руками, важно знать, как делается генератор. Начинать необходимо с основания, для которого наиболее оптимально применять ступицу автомобиля, потому как на ней есть уже подшипники. На диск через одинаковые промежутки клеятся магниты из неодима, полюса которых, обращенные лицевой стороной к вам, должны чередоваться. Причем в однофазной модели количество разнополюсных сторон должно совпадать. Что же касается генераторе трехфазного тока, там рекомендуется исполнять пропорции 2:3 или 3:4.

Для наматывания катушек лучше применять специализированные устройства
Для наматывания катушек лучше применять специализированные устройства
Дальше необходимо заняться наматыванием катушек для статора. Данную задачу тоже лучше поручить профессионалу или применить специализированные устройства, которые справяться с задачей более бережно, чем если все делать ручным способом. Для того чтобы удачно заряжать батарею на 12 Ватт, потребуется суммарное кол-во витков во всех катушках, равное 1000. В общем для расчета витков можно применять самую простую формулу ? = 44 / (T * S), где 44 – постоянный показатель, Т – индукция Тесла, а S – сечение провода в квадратных сантиметрах. Индукцию Тесла находим по таблице для самых разных типов проводников:

Ветряк своими руками окончательный вариант.

Вид магнитопровода Магнитная индукция max (Тл) при мощности преобразователя электрической энергии (Вт)
5-15 15-50 50-150 150-300 300-1000
Броневой штампованный 1,1-1,3 1,3 1,3-1,35 1,35 1,35-1,2
Броневой витой 1,55 1,65 1,65 1,65 1,65
Тороидальный витой 1,7 1,7 1,7 1,65 1,6
Намотанные катушки (им лучше давать прямоугольную или форму трапеции для комфорта размещения по кругу) прикрепляем клеем на неподвижном основании статора. При этом размеры и форма пространства внутри катушки должны подходить контурам магнита. То же касается и толщины. Все кончики проводников выводим и объединяем таким образом, чтобы вышло два общих пучка "+" и "–". Сердцевины катушек заливаем тем же клеем, что применялся для фиксирования, можно им же изолировать полноценно провода, настеленные на диск статора. Сейчас, если магниты будут во время вращения ротора соединяться с катушками, разница потенциалов полюсов сделает условия для выработки электричества.

Изготовление ветряка на основе готового электрического мотора

В большинстве случаев домашние специалисты пытаются применить автомобильные резервные электростанции, однако подойдут абсолютно не все, а исключительно самовозбуждающиеся, к примеру, такие, которые применялись в большинстве моделей тракторов. Большинство же просят для возникновения тока наличия подключенного аккумулятора. Однако в виде основы для ветряка можно применять и мотор-колесо для самоката или скутера. Это даст возможность сделать тихие вертикальные ветряные генераторы на 5 кВт, которые будут иметь довольно высокий ресурс за счёт самой простой конструкции с небольшим количеством деталей.

Также можно применять в качестве генератора почти что любой электрический мотор от бытовых станков, основное, чтобы в основе отсутствовали щетки, как, к примеру, в угловых шлифовальных машинах или электродрелях – такие резервные электростанции вам не подходят. Для маломощного варианта годится и кулер от компьютера, но исключительно для зарядки маленьких устройств электроники. Если вы рассчитываете получить вертикальный ветрогенератор, сделанный собственными руками, хотя бы на 2 кВт, лучше взять за основу мотор от хорошего вентилятора.

Тематичные публикации:

Установка электрического водонагревателя – монтажной специфики собственными руками

Проводка в доме из дерева – самостоятельное оборудование электрической системы

Оставить комментарий