Вітрогенератор енергії своїми руками

Мати свій вітрогенератор дуже вигідно. По-перше, людина отримує безкоштовну електроенергію. По-друге, електрику можна добути у віддалених від цивілізації місцях, де не проходить ЛЕП. Вітряк являє собою пристрій, призначений для генерування кінетичної енергії вітру. Багато умільці навчилися збирати вертикальний вітрогенератор своїми руками, а як це робиться ми зараз і дізнаємося.

Вміст

1
Пристрій і різновиди вітряків
2
Принцип роботи вітряка
3
Вітряк industrial craft 2
4
Самостійне виготовлення вертикального вітрогенератора

Зміст

Пристрій і різновиди вітряків

Вітрогенератори мають багато назв, але правильніше їх позначити як вітрова електростанція. Складається ВЕС з електрообладнання і механічного споруди – вітряка, які пов’язані між собою в єдину систему. Електроустановка допомагає перетворити вітер джерело енергії.

Різновидів вітрогенераторів багато, але по розташуванню робочої осі їх умовно поділяють на дві групи:

Вітряки з вертикальною віссю обертання є найпоширенішими. Електроустановка відрізняється високим ККД. Крім того, сам механізм краще протистоїть ураганів, а при слабкому вітрі запуск ротора відбувається швидше. У горизонтальних вітрогенераторів простіше регулюється потужність.
Вітряки з вертикальною віссю обертання здатні працювати навіть при слабкій швидкості вітру. Турбіни не шумлять і простіше у виготовленні, тому найчастіше їх встановлюють умільці в своєму дворі. Однак особливість конструкції вертикального вітряка дозволяє його встановлювати тільки низько від землі. З-за цього сильно знижується ККД електроустановки.

Розрізняються вітрогенератори за типом робочого колеса:

Пропелерні або крильчасті моделі оснащені лопатями, які по відношенню до робочого горизонтальному валу стоять перпендикулярно.
Карусельні моделі ще називають роторними. Вони характерні для вертикальних вітряків.
Барабанні моделі аналогічно мають вертикальну робочу вісь.

Для генерування кінетичної енергії вітру в промислових масштабах зазвичай використовують пропелерні вітрогенератори. Моделі барабанного і карусельного типу відрізняються великими габаритами, а також менш ефективним пристроєм механізму.

Всі вітряки можуть комплектуватися мультиплікатором. Цей редуктор під час роботи створює багато шуму. В домашніх вітряки мультиплікатори зазвичай не використовують.

Принцип роботи вітряка

Варто зазначити, що принцип роботи вітрогенератора однаковий, незалежно від його конструкції і зовнішнього вигляду. Генерування енергії починається з моменту обертання лопатей вітряка. В цей час між ротором і статором генератора створюється магнітне поле. Воно і служить джерелом енергії, що виробляють електрику.

Отже, як ми з’ясували, вітрогенератор складається з двох основних частин: обертового механізму з лопатями і генератора. Тепер про роботу мультиплікатора. Цей редуктор встановлюють на вітряк, щоб збільшити оберти робочого вала.

Важливо! Мультиплікатори встановлюють тільки на потужні вітрогенератори.

Під час обертання ротора генератора виробляється змінний струм, тобто, виходить три фази. Згенерована енергія потрапляє на контролер, а від нього йде до акумулятора. У цьому ланцюжку стоїть ще один важливий прилад – інвертор. Він перетворює струм до стабільних параметрів і подає через мережу споживача.

Вітряк industrial craft 2

У сфері вітроенергетики велику популярність має кінетичний вітрогенератор industrial craft 2, що має модифікований блок для генерування енергії вітру. Для розрахунку потужності електроустановки суму швидкостей його робочих органів множать на значення 0,1. Розмір робочої області обумовлений габаритами ротора. Під час обертання він виробляє кінетичну kU, а не електричну EU енергію.

Обертання лопатей залежить від поривів вітру. Оптимальна швидкість спостерігається на висоті 160-162 м. Гроза збільшує швидкість вітру на 50%, а простий дощ – до 20%.

Ротори вітрогенератора industrial craft 2 різняться розмірами та матеріалом лопатей, а також граничними показниками сили вітру, при яких вони здатні працювати:

дерев’яний ротор з лопатями 5х5 розрахований на діапазон швидкостей вітру від 10 до 60 MCW;
залізний ротор з лопатями 7х7 розрахований на діапазон швидкостей – від 14 до 75 MCW;
сталевий ротор з лопатями 9х9 розрахований на діапазон швидкостей потоку повітря від 17 до 90 MCW;
вуглеволокневий ротор з лопатями 11х11 розрахований на діапазон швидкостей потоку повітря від 20 до 110 MCW.

Кінетичні вітрогенератори industrial craft 2 не ставлять близько на одному рівні спиною один до одного.

Самостійне виготовлення вертикального вітрогенератора

У самостійному виготовленні вітряк з вертикальним валом найпростіший. Лопаті виготовляють з будь-якого матеріалу, головне, щоб він був стійкий до вологи і сонця, а також був легкий. Для лопатей домашнього вітрогенератора можна використовувати ПВХ трубу, яка застосовується при будівництві каналізації. Цей матеріал відповідає всім перерахованим вище вимогам. З пластику вирізають чотири лопаті висотою 70 см, плюс дві таких же роблять з оцинковки. Бляшаним елементів надають форму півкола, після чого фіксують з обох сторін труби. Інші лопаті кріплять на однаковій відстані по колу. Радіус обертання такого вітряка буде складати 69 див.

Наступний етап – складання ротора. Тут знадобляться магніти. Спочатку беруть два феритових диска діаметром 23 див З допомогою клею шість неодимових магнітів кріплять на один диск. При діаметрі магніту 165 см між ними утворюють кут 60 градусів. Якщо ці елементи меншого розміру, то їх кількість збільшують. Приклеюють магніти не просто як попало, а почергово змінюють полярність. На другий диск за аналогічною схемою кріплять феритові магніти. Всю конструкцію рясно заливають клеєм.

Найскладніше – це виготовлення статора. Потрібно знайти мідний дріт товщиною 1 мм і з нього зробити дев’ять котушок. Кожен елемент повинен містити рівно за 60 витків. Далі, з готових котушок збирають електричну схему статора. Всі їх дев’ять штук викладають по колу. Спочатку з’єднують кінці першої і четвертої котушки. Далі, з’єднують другий вільний кінець четвертої з виходом сьомий котушки. В результаті вийшов елемент однієї фази з трьох котушок. Схему другої фази збирають з наступних за черговістю трьох котушок, починаючи з другого елемента. Останній збирають точно так само третю фазу, починаючи з третьої котушки.

Для кріплення схеми, фанери вирізають форму. На неї зверху кладуть склотканина, а за нею розкладають схему з дев’яти котушок. Все це заливають клеєм, після чого залишають до повного застигання. Не раніше, ніж через добу ротор зі статором можна з’єднувати. Спочатку кладуть ротор магнітами вгору, на ньому мають статор, а зверху укладають другий диск магнітами вниз. Принцип з’єднання можна побачити на фото.

Тепер настав час зібрати вітрогенератор. Вся його схема буде складатися з робочого колеса з лопатями, акумулятора і інвертора. Для збільшення крутного моменту бажано встановити редуктор. Роботи з монтажу мають наступний порядок:

З сталевого куточка, труб або профілю зварюють міцну щоглу. По висоті вона повинна підняти робоче колесо з лопатями вище коника даху.
Під щоглу заливають фундамент. Обов’язково роблять армування і передбачають виступаючі з бетону анкерні кріплення.
Далі, на щоглу фіксують робоче колесо з генератором.
Після встановлення щогли на фундамент виконують її кріплення до анкерів, після чого підсилюють сталевими розтяжками. Для цих цілей підійде трос або сталевий стрижень товщиною 10-12 мм

Коли механічна частина вітрогенератора готова, починають збирати електричну схему. Генератор на виході дасть трифазний струм. Для одержання постійної напруги в схему ставлять випрямляч з діодів. Контроль зарядки акумулятора здійснюється через автомобільне реле. Закінчує ланцюжок схеми інвертор, з якого виходить в домашню мережу необхідні 220 вольт.

Вихідна потужність такого вітрогенератора залежить від швидкості вітру. Наприклад, при 5 м/с електроустановка видасть близько 15 Вт, а при 18 м/с можна отримати на виході до 163 Вт. Щоб підвищити продуктивність, щоглу вітряка подовжують до 26 м. На такій висоті швидкість вітру на 30% більше, а, значить, електрики вийде приблизно в півтора рази більше.

На відео показана збірка генератора для вітряка:

Збірка вітрогенератора – справа складна. Потрібно знати основи електротехніки, вміти читати схеми і користуватися паяльником.