Вітряна зарядка телефону. Вітряна електростанція на дачі

12.01.2024

Простий вітряк на 750 Ватів для заміського будинку - це чудове доповнення електричної мережі ділянки.

Як єдине джерело енергії, можливо, його буде недостатньо, але для резервного джерела у разі відключення електроенергії - це просто чудова альтернатива дизельному генератору. Крім того, міні вітряк 750 Ваттдозволяє суттєво знизити витрати на електроенергію та забезпечити надійне електропостачання ділянки. Простота монтажу та елегантність конструкції дозволяють вважати цей пристрій окрасою ділянки.

Технічні характеристики вітрогенератора:

Показник	Значення
Потужність при 10 м/с	900 Ватт
Потужність при 9 м/с	825 Ватт
Потужність при 5 м/с	100 Ватт
Страгування	2,5 м/с
Робочий діапазон	3-25 м/с
Матеріал лопатей	Армоване скловолокно із захисним покриттям 3М
Діаметр ротора	2,7 м
Маса вітрогенератора	65 кг
Підшипники на валу	NSK, Японія
Підшипник вертикальний	струмознімальний
Кріплення щогли	«труба в трубу»
Термін експлуатації	25 років і більше
Гарантія	1 рік

Конфігурація та ціна повного комплекту:

Також у комплекті:

3 армовані лопаті зі скловолокна;

генератор електроенергії;

Хвостова лопата та балка;

Обтічник на носову частину;

Кріплення для лопатей;

Кріплення кріплення вітрогенератора на щоглу (89 мм) з струмознімальним підшипником.

Вітроелектрична установка (ВЕУ) є пристроєм, за допомогою якого кінетична енергія, утворена вітровими потоками, перетворюється на механічну енергію і за допомогою обертання ротора надалі переходить в електроенергію.

З якою метою застосовується ВЕУ

Вітряки виготовляються спеціально для експлуатації з побутовою метою власниками заміських будинків, котеджів та інших приватних будівель, де необхідне невелике споживання електрики в межах 220В і 50 Гц. Вітрогенератор 750 Ватт на 24 Вольт не підійде як основне і єдине джерело електричної енергії. Тим не менш, він буде незамінний як резервне живлення у разі аварійного відключення електрики, будучи відмінною альтернативою генератору дизельного типу. За допомогою вітрогенератора на 750 Ватт з'являється чудова можливість значно знизити витрати на споживання електроенергії, забезпечивши при цьому якісне, надійне та постійне електропостачання будь-якої заміської ділянки.

Основні характеристики ВЕУ

До основних характеристик цього пристрою належать:

три лопаті, виготовлені зі скловолокна армованого типу, яке включає до свого складу 3М покриття для захисту від швидкого старіння та зледеніння;
вага (хвостова частина разом з лопатями) дорівнює 65 кілограмів;
потужність при швидкості вітру:

5 метрів за секунду – 100 ват,

9 метрів в секунду-825 ват

10 метрів за секунду 900 ватів;

початок обертання (страгування лопат з місця) при швидкості вітру 2,5 метра в сек;
вітровий діапазон генерації від трьох до двадцяти п'яти метрів за секунду. При швидкості понад 20 метрів за секунду спрацьовує захисне гальмування;
гарантійний термін роботи 12 місяців за загального терміну експлуатації не менше 25 років.

Монтаж ВЕУ

Цей міні вітрякна щоглу встановлюється із застосуванням варіанта "одна труба в іншу" (з урахуванням того, що зовнішній щогловий діаметр під фланець дорівнює 89 міліметрів). Елегантність даної конструкції разом із простотою монтажу дають можливість вважати таке ВЕУ прикрасою будь-якої ділянки. При цьому дозволів на монтаж та подальше використання установки отримувати не потрібно.

Застосування ВЕУ

Такий вітроелектричний пристрій абсолютно нешкідливий. Воно не створює перешкод для роботи електричних приладів і негативних випромінювань ні для тварин, ні для людей, що мешкають поруч. Протягом перших двох років цей міні вітряк (крім постійної перевірки натяжних тросів) не потребує особливого технічного обслуговування.

Під час експлуатації слідує:

здійснювати контроль акумуляторів. У разі втрати ємності (один раз протягом півтора-трьох років) проводиться їхня заміна;
здійснювати очищення та змащення підшипників і деталей пристрою, що обертаються;
робити підфарбовування пошкоджених металевих місць і видаляти іржі, що утворюється, не рідше одного разу протягом трьох років.

Вітер – це безкоштовна енергія! Тож давайте її використовувати в особистих цілях. Якщо створення ВЕС у промислових масштабах це дуже дорого, тому що крім генератора потрібно провести низку досліджень і розрахунків, держава не бере на себе такі витрати, а інвесторам у країнах колишнього СРСР це чомусь не викликає особливого інтересу. То в приватному порядку можна зробити міні-вітряк для власних потреб. Варто розуміти, що проект переведення вашого будинку на альтернативну енергію дуже дороге заняття.

Як уже було сказано: потрібно провести тривалі спостереження та розрахунки, щоб підібрати оптимальне співвідношення розмірів вітрового колеса та генератора, що підходить до вашого клімату, троянди вітрів та середньорічної швидкості вітру.

Ефективність вітроелектричної установки в межах одного регіону може відрізнятись у рази, це пов'язано з тим, що рух вітру залежить не тільки від кліматичного поясу, а й від рельєфу місцевості.

Однак ви можете дізнатися, що таке вітроенергетика з мінімальними витратами зібравши бюджетну установку для малопотужного навантаження, типу смартфона, лампочок або радіоприймача. За належного підходу ви можете забезпечити електроенергією невеликий будинок або дачну ділянку.

Давайте розглянемо як можна зробити найпростішу вітроелектричну установку своїми руками.

Молодіжні вітряки з підручних засобів

Комп'ютерний кулер є безколлектроним двигуном, який у своєму первісному вигляді не представляє практичної цінності.

Його потрібно перемотати, тому що в оригіналі обмотки з'єднані невідповідним чином. Мотати котушки по черзі:

За годинниковою стрілкою;

Проти годинникової стрілки;

За годинниковою стрілкою;

Проти годинникової стрілки.

З'єднувати сусідні котушки потрібно послідовно, а ще краще мотати одним шматком дроту, переходячи від одного паза до іншого. Товщину дроту в цьому випадку підбирати довільно, краще буде якщо ви намотаєте якнайбільше витків, а це можливо при використанні найменш тонким дротом.

Вихідна напруга з такого генератора буде змінною, а її величина залежатиме від оборотів (швидкості вітру), встановіть діодний міст з діодів Шоттки, щоб випрямити його до постійного, звичайні діоди підійдуть, але буде гірше, тому що це буде гірше. на них впаде напруга від 1 до 2 вольт.

Ліричний відступ, трохи теорії

Запам'ятайте величина ЕРС дорівнює:

де L - Довжина провідника поміщеного в магнітне поле; V – швидкість обертання магнітного поля;

При модернізації генератора ви можете проводити лише довжину провідника, тобто кількість витків кожної з котушок. Кількість витків - визначає вихідну напругу, а товщина дроту - максимальне струмове навантаження.

Насправді впливати на швидкість вітру не можна. Однак з цієї ситуації теж є вихід, можна, дізнавшись типову швидкість вітру для вашої місцевості спроектувати гвинт для вітроелектричної установки, що підходить по обертах, а також редуктор або ремінну передачу, для забезпечення достатніх оборотів для генерації потрібного за величиною напруги.

ВАЖЛИВО:Швидше не означає краще! При занадто великій швидкості обертання вітрогенератора скоротиться його ресурс, погіршуватиметься мастильні властивості втулок або підшипників ротора, і він заклинить, а найшвидше відбудеться пробій ізоляції обмоток у генераторі.

Генератор складається з:

Збільшуємо потужність генератора з комп'ютерного кулера

По-перше, чим більше лопат і діаметр колеса - тим краще, тому придивіться до 120-мм кулерів.

По-друге, ми вже сказали, що напруга залежить і від магнітного поля, річ у тому, що промислові генератори високої потужності мають обмотки збудження, а низької потужності – сильні магніти. У кулері магніти вкрай слабкі і не дозволяють досягти хороших результатів від генератора, та й зазор між ротором і статором дуже великий - близько 1 мм, і це при слабких магнітах і без того.

Вирішення цієї проблеми кардинально змінити конструкцію генератора. Точніше, від кулера буде потрібно тільки крильчатка, як сам генератор застосуємо моторчик від принтера або будь-якої іншої побутової техніки. Найчастіше зустрічаються щіткові двигуни із збудженням від постійних магнітів.

В результаті це виглядатиме так.

Потужності такого генератора вистачить, щоб запитати світлодіоди, радіоприймач. Для підзарядки телефону його не вистачить, телефон відображатиме процес заряду, але струм буде дуже малий, до 100 Ампер, при вітрі 5-10 метрів за секунду.

Крокові двигуни в ролі вітрогенератора

Кроковий двигун дуже часто зустрічається в комп'ютерній та побутовій техніці, у різних програвачах, флоппі-дисководах (цікаві старі моделі 5.25”), принтерах (особливо матричних), сканерах тощо.

Дані двигуни без переробок можуть працювати в ролі генератора, вони є ротором з постійними магнітами, і статор з обмотками, типова схема підключення крокового двигуна в режимі генератора зображена на малюнку.

У схемі встановлений лінійний стабілізатор на 5 Вольт типу L7805, що дозволить без побоювання підключати мобільні телефони до такого вітряка для їх зарядки.

На фото генератор із крокового двигуна із встановленими лопатями.

Двигун у разі з 4-ма вихідними проводами, схема відповідно під нього. Двигун із такими габаритами в режимі генератора видає приблизно 2 Вт при слабкому вітрі (швидкість вітру близько 3 м/с) та 5 м/с при сильному (до 10 м/с).

До речі, ось аналогічна схема зі стабілітроном, замість L7805. Дозволяє заряджати Li-ion батареї.

Доробка саморобного вітряка

Щоб генератор працював ефективніше, потрібно зробити йому напрямний хвостовик і закріпити його на щоглі рухомо. Тоді при зміні напряму вітру - змінюватиметься напрям вітрогенератора. Тоді виникає наступна проблема - кабель, що йде від генератора до споживача, закручуватиметься навколо щогли. Щоб це вирішити, потрібно забезпечити рухомий контакт. На Ebay та Aliexpress продається готове рішення.

Нижні три дроти - нерухомі йдуть вниз, а верхній пучок проводів - рухливий, всередині встановлений ковзний контакт або щітковий механізм. Якщо у вас немає можливості купити, проявіть кмітливість, і надихнувшись рішенням конструкторів автомобіля Жигулі, а саме реалізацією рухомого контакту кнопки сигналу на кермі і зробіть щось схоже. Або скористайтесь контактним майданчиком від електрочайника.

З'єднавши роз'єми, ви отримаєте рухомий контакт.

Потужний вітрогенератор із підручних засобів.

Для отримання більшої потужності можна використовувати два варіанти:

1. Генератор із шуруповерта (10-50 Вт);

Зі шуруповерта знадобиться тільки моторчик, варіант аналогічний попередньому, як гвинт ви можете використовувати лопаті від вентилятора, це збільшить підсумкову потужність вашої установки.

Ось приклад реалізації такого проекту:

Зверніть увагу як тут реалізована шестерна підвищує передача - вал вітрогенератора розташований у трубі, на його кінці розташована шестерня, яка передає обертання меншій шестерні закріпленої на валу двигуна. Підвищення оборотів двигуна має місце у промислових вітряних електроустановках. Редуктори застосовуються повсюдно.

Однак в умовах саморобки виготовити редуктор стає великою проблемою. Ви можете витягти редуктор з електроінструменту, він там потрібен щоб знизити високі обороти на валу колекторного двигуна нормальні обороти патрона на дрилі, або диска болгарки:

У дрилі встановлено планетарний редуктор;

У болгарці встановлено кутовий редуктор (стане корисним для монтажу деяких установок та зменшить навантаження з хвоста ВЕУ);

Редуктор від ручного дриля.

Такий варіант саморобного вітрогенератора може заряджати 12 В акумулятори, проте потрібен перетворювач для формування зарядного струму і напруги. Це завдання можна спростити застосувавши автомобільний генератор.

Перевага такого генератора – можливість використовувати його для зарядки автомобільних акумуляторів, в принципі він для цього призначений. Автогенератори мають вбудований реле-регулятор напруги, що позбавляє необхідності купувати додаткові стабілізатори або перетворювачі.

Однак автолюбителі знають, що на низьких неодружених оборотах, приблизно 500-1000 Об/хв потужність такого генератора мала, і він не забезпечує належного струму для заряду акумулятора. Це призводить до необхідності підключення до вітроколеса через редуктор або ремінну передачу.

Відрегулювати кількість обертів за нормальної для ваших широт швидкості вітру можна за допомогою підбору передавального числа або за допомогою правильно спроектованого вітроколеса.

Корисні поради

Мабуть, найзручніша для повторення конструкція щогли для вітряка – зображена на картинці. Така щогла розтягується на тросах, закріплених на утримувачах землі, що забезпечує стійкість.

Важливо:Висота щогли має бути якомога більшою приблизно 10 метрів. На більшій висоті вітер сильніший, бо для нього немає перешкод у вигляді наземних споруд, пагорбів та дерев. У жодному разі не встановлюйте вітрогенератор на даху свого будинку. Резонансні коливання кріпильних конструкцій можуть спричинити руйнування його стін.

Подбайте про надійність несучої щогли, адже конструкція вітряка на базі такого генератора значно збільшується і є вже досить серйозним рішенням, яке може здійснювати автономне електропостачання дачі з мінімальним набором електричних приладів. Пристрої, які працюють від 220 Вольт можна запитати від інвертора 12-220 В. Найпоширеніший варіант такого інвертора - .

Найкраще використовувати генератори від дизельних, у т.ч. вантажних автомобілів, адже вони розраховані до роботи на низьких оборотах. У середньому дизельний двигун великої вантажівки працює в діапазоні оборотів від 300 до 3500 об/хв.

Сучасні генератори видають 12 або 24 Вольт, а струм у 100 Ампер – вже давно став нормальним. Провівши нескладні обчислення можна визначити, що такий генератор максимально видасть вам до 1 кВт потужності, а генератор від жигулів (12 40-60 А) 350-500 Вт, що вже досить пристойна цифра.

Яким має бути вітроколесо для саморобної ВЕУ?

Я згадав у тексті про те, що вітроколесо має бути більшим і з великою кількістю лопат, насправді це не так. Це твердження було справедливим для тих мікрогенераторів, які не претендують на звання серйозних електричних машин, а скоріше екземпляри для ознайомлення та дозвілля.

Насправді проектування, розрахунок та створення вітроколеса – це дуже складне завдання. Енергія вітру буде використовуватися раціональніше, якщо він виконаний дуже точно і ідеально виведений «авіаційний» профіль, при цьому він повинен бути встановлений з мінімальним кутом до площини обертання колеса.

Реальна потужність вітроколес з однаковим діаметром і різною кількістю лопатей – однаково, різниця лише у швидкості їхнього обертання. Чим менше крил - тим більше обертів за хвилину, при тому ж вітрі та діаметрі. Якщо ви збираєтеся досягти максимальних обертів, ви повинні максимально точно змонтувати крила з мінімальним кутом до площини їхнього обертання.

Ознайомтеся з таблицею з книги 1956 «Самодельна вітроелектростанція» вид. ДОСААФ Москва. На ній показано зв'язок діаметра колеса, потужності та оборотів.

У домашніх умовах ці теоретичні викладки дають мало користі, любителі роблять вітроколеса з підручних засобів, в хід йде:

Листи металу;

Пластикові каналізаційні труби.

Зібрати своїми руками швидкохідне 2-4 лопатеве ветроколесо можна з каналізаційних труб, крім них потрібна ножівка або будь-який інший ріжучий інструмент. Використання цих труб обумовлено їхньою формою, після обрізки вони мають увігнуту форму, що забезпечує високу чуйність до потоків повітря.

Після обрізки їх закріплюють за допомогою болтів на металевій, текстолітовій або фанерній болванці. Якщо ви зібралися робити її з фанери - краще переклейте і скрутіть шурупами з обох боків кілька шарів фанери, тоді у вас вийде досягти жорсткості.

Ось ідея двох лопатевої цільної крильчатки для генератора з крокового двигуна.

Висновки

Ви можете зробити вітроелектричну установку починаючи від малих потужностей - одиниць Ватт, для живлення окремих світлодіодних світильників, маячків та дрібної техніки, до хороших значень потужності в одиницях кіловат, накопичувати енергію в акумуляторі, використовувати її у вихідному вигляді або перетворювати до 220 Вольт. Вартість такого проекту залежатиме від ваших потреб, мабуть, найдорожчим елементом є щогла та акумулятори, що може виявитися в межах 300-500 доларів.

На дачі часто бувають перебої з електроенергією, оскільки багато дачників включають безліч всякої електротехніки (насоси, електроплити, і т.д.). І буває так, що у дачному масиві взагалі немає електромережі та провести її дуже дорого. Зазвичай у таких випадках на допомогу приходить бензогенератор, але бензогенератор не зовсім підходить коли потрібно постійно і трохи електроенергії, наприклад, щоб увімкнути телевізор, радіо, або зарядити мобільний телефон. Ще один критичний для мене мінус бензогенератора, це шум, дорогий бензин та техобслуговування.

Як альтернатива для зарядки акумулятора добре підходять сонячні панелі, але їхня ціна змушує забути про них. Та й працюють вони здебільшого лише влітку, а взимку та в похмуру погоду від них мало що отримуєш.

Загалом вихід я знайшов у конструюванні невеликих та простих вітрогенераторів. Я їх ніколи не фотографував, нижче на фото лише один з моїх виробів. Я роблю для своїх вітряків малопотужні аксіальні генератори, плюс цих генераторів у тому, що їх можна збирати "на коліні" без застосування будь-яких верстатів і точного припасування. Потрібно лише за допомогою болгарки вирізати два диски під магніти. Намотати мідні котушки і залити епоксидною смолою, і зібрати основу - маточину щоб все це крутилося. Все просто і робиться з будь-якого домашнього мотлоху, тому практично безкоштовно. Купуються лише неодимові магніти, а й на них я економлю.

Я думаю ви вже чули про аксіальні вітрогенератори раз цікавитеся цією темою, тому докладно про принцип роботи генераторів такого типу я писати не буду, тим більше що вони працюють навіть при грубих помилках в конструюванні. У мене щоразу виходять різні конструкції, і вони залежать від матеріалу наявного в даний момент. Зазвичай у таких генераторах кількість полюсів у співвідношенні магнітів до котушок 2/3 або 4/3 для трифазного, або 1/1 для однофазного. Але я роблю по своєму, на практиці я з'ясував, що робити трифазні генератори такого типу немає сенсу. Зазвичай при співвідношенні 2/3 в генераторі із залізним статором зменшується залипання, але в статорі аксіального генератора немає заліза і залипати нема чого, тому я роблю однофазні генератори. Але співвідношення полюсів у мене не дорівнює кількості котушок. Я мотаю по 9 котушок, а кількість магнітів по 8 на диску, при цьому в генераторі немає ніяких втрат.

Ось один із моїх вітрогенераторів, який працює і досі. Я роблю маленькі високооборотні вітрогенератори виходячи з розмірів магнітів, а розмір магнітів визначає мій мізерний бюджет, тому на комплект я витрачаю не більше 1000 рублів. Мені так простіше витрачати помалу, ніж відразу будувати серйозну конструкцію з великими вкладеннями коштів.

Маленький вітрогенератор побудувати набагато простіше ніж великий, так як як щогли підійде будь-яка тонка труба або навіть дерев'яна палиця. Лопаті я роблю теж з того, що під рукою (ПВХ труби, бляха, дерево). Кожен вітрогенератор у мене заряджає акумулятор. Акумулятори у мене теж Б/У, ніщо не пропадає задарма, а якщо може приносити користь, то приносить. Контролери я не витримаю, та вони і не потрібні, так як вітрогенератори слабкі і повністю заряджають акумулятор за пару днів якщо з акумуляторів не брати енергію. У мене кожен вітрогенератор+акумулятор відповідає за певні частини електроживлення. Один вітряк висвітлює вночі двір, другий відповідає за освітлення в будинку, третій за телевізор, четвертий заряджає акумулятор авто, а п'ятий на допомогу коли треба підключаю.

Потужність кожного вітрогенератора в середньому 10-20ват/год, іноді на сильному вітрі досягає 50-80ват/год, але зазвичай небагато.

Складання портативного вітрогенератора з підручних засобів.

Дане дуже корисне пристосування може бути корисним вам у поході, на полюванні або рибалці. Воно дозволяє поповнити заряд батареї на вашому мобільному телефоні телефону, плеєрі або ліхтарику. Так само дана модель вітрогенератора достатня легка та компактна, що робить її надзвичайно мобільною та незамінною у подорожах.

Набір матеріалів, корисних для розробки нашого портативного вітрогенератора:
1) Кроковий двигун (автор використовував зі старого сканера)
2) Випрямляючі діоди (потрібно 8 діодів 1N4007 для реалізації задуму)
3) Конденсатор 1000 мкФ
4) LM7805 (це стабілізатор, він же регулятор напруги)
5) Звичайна труба на основі ПВХ
6) Деяка кількість пластикових деталей (детальніший опис буде в процесі створення вітрогенератора)
7) Також будуть необхідні пластини з алюмінію або іншого металу (бажано легше вагою).

Почнемо з крокового двигуна. Автор дістав такий із звичайного старого сканера, який уже відслужив своє і в принципі йому не потрібен. Власне його ви можете побачити на фотографії, яка надана нижче. Ось він – чотирифазний кроковий двигун.

До речі подібний агрегат можна отримати не тільки зі старого сканера, але так само з дисководу магнітних дисків наприклад. Тож, якщо у вас завалявся непотрібний дисковод, шукати сканер не обов'язково.

Власне отримавши необхідні компоненти зі списку матеріалів зазначеного у статті, ви можете сміливо приступати до повномасштабної збірки випрямляча. Як уже було сказано, нам буде потрібно вісім діодів, тобто по дві штуки на кожен крок двигуна.

Напругу на виході ми стабілізуємо за допомогою конденсатора ємністю не менше ніж 1000мкФ і стабілізатора напруги LM7805.

Зроблений генератор здатний легко видавати напругу від п'яти вольт і більше. Але в рамках саме цього проекту, оскільки з метою буде зарядка мобільного телефону та інших пристроїв цілком собі достатньо навіть п'яти вольт.

Наступним кроком буде збирання лопатей. Вони й ловитимуть енергію повітря для нашого генератора.

Вирізаючи лопаті будьте обережні, постарайтеся зробити їх найбільш плавними та обтічні. Адже чим легше і рівніші вони будуть, тим простіше зловитиме вітер необхідної сили, щоб наш генератор видавав потрібну напругу.

Після виготовлення лопатей можна приступити до повного складання апарату. Лопаті кріпимо в трубі з пвх, з іншого боку ставимо платівку для балансу та координації гвинта за вітром. Власне підключивши вітряк до генератора, ми отримаємо готовий пристрій.

Саме час його випробувати у дії. Нижче наведено фотографію роботи зібраного вітрогенератора.

Важко не помітити, наскільки стабільність постачання електроенергії заміським об'єктам відрізняється від забезпечення міських будівель та підприємств електроенергією. Визнайтеся, що ви як власник приватного будинку або дачі не раз стикалися з перебоями, пов'язаними з ними незручностями та псуванням техніки.

Перелічені негативні ситуації разом із наслідками перестануть ускладнювати життя любителів природних просторів. Причому з мінімальними трудовими та фінансовими витратами. Для цього потрібно лише зробити вітряний генератор електроенергії, про що ми детально розповідаємо в статті.

Ми докладно описали варіанти виготовлення корисної у господарстві системи, що позбавляє енергетичної залежності. Згідно з нашими порадами спорудити вітрогенератор своїми руками зможе недосвідчений домашній майстер. Практичний пристрій допоможе суттєво скоротити щоденні витрати.

Альтернативні джерела енергії – мрія будь-якого дачника чи домовласника, ділянка якого знаходиться далеко від центральних мереж. Втім, отримуючи рахунки за електроенергію, витрачену в міській квартирі, і дивлячись на збільшені тарифи, ми усвідомимо, що вітрогенератор, створений для побутових потреб, нам не завадив би.

Прочитавши цю статтю, можливо, ви втілите свою мрію у реальність.

Вітрогенератор – чудове рішення для забезпечення заміського об'єкта електроенергією. Причому в ряді випадків його встановлення є єдиним можливим виходом

Щоб не витратити даремно гроші, сили та час, давайте визначимося: чи є якісь зовнішні обставини, які створять нам перешкоди у процесі експлуатації вітрогенератора?

Для забезпечення електроенергією дачі або невеликого котеджу достатньо потужність якої не перевищить 1 кВт. Такі пристрої у Росії прирівняні до побутових виробів. Їх встановлення не вимагає сертифікатів, дозволів або будь-яких додаткових погоджень.

Принцип роботи вітряної установки

Вітрогенератор або вітроелектрична установка (ВЕУ) – це пристрій, який використовується для перетворення кінетичної енергії потоку вітру в механічну енергію. Отримана механічна енергія обертає ротор і перетворюється на необхідний електричний вигляд.

Принцип дії та пристрій докладно описані у статті, з якою ми рекомендуємо ознайомитись.

До складу ВЕУ входять:

лопаті, що утворюють пропелер,
ротор турбіни, що обертається,
вісь генератора і сам генератор,
інвертор, який перетворює змінний струм на постійний, що використовується для зарядки батарей,
акумулятор.

Суть улаштування вітряних установок проста. У процесі обертання ротора утворюється трифазний змінний струм, який проходить через контролер і заряджає акумуляторну батарею постійного струму. Далі інвертор перетворює струм, щоб його можна було споживати, живлячи освітлення, радіо, телевізор, мікрохвильову піч і так далі.

Детальний пристрій вітрогенератора з горизонтальною віссю обертання дозволяє добре уявити, які елементи сприяють перетворенню кінетичної енергії на механічну, а потім на електричну.

В цілому, принцип роботи вітрогенератора будь-якого типу та конструкції полягає в наступному: у процесі обертання виникає три види силового впливу на лопаті: гальмуючий, імпульсний і підйомний.

Ця схема роботи вітроустановки дозволяє зрозуміти, що відбувається з електроенергією, виконаною роботою вітрогенератора: частина її акумулюється, а інша – споживається

Дві останні сили долають гальмівну силу і рухають маховик. На нерухомій частині генератора ротор формує магнітне поле, щоб електричний струм пішов проводами.

Галерея зображень

Класифікація видів генераторів енергії

Існує кілька ознак, якими класифікують вітроелектричні установки. Як підібрати оптимальний варіант пристрою для заміської власності докладно розказано в одній із сайтів.

Отже, вітряки розрізняються за:

числу лопатей у пропелері;
матеріалам виготовлення лопатей;
розташування осі обертання щодо поверхні землі;
крокової ознаки гвинта.

Зустрічаються моделі з однією, двома, трьома лопатями та багатолопатевими.

Вироби з великою кількістю лопатей починають своє обертання навіть за невеликого вітру. Зазвичай їх використовують у таких роботах, коли сам процес обертання важливіший за одержання електроенергії. Наприклад, для вилучення води із глибоких свердловинних стволів.

Виявляється, лопаті вітрогенератора можна робити не тільки з твердих матеріалів, але і з доступної за ціною тканини.

Лопаті можуть бути вітрильними або твердими. Вітрильні вироби набагато дешевші за жорсткі, на виготовлення яких йде метал або склопластик. Але їх доводиться часто ремонтувати: вони неміцні.

Що ж до розташування осі обертання щодо земної поверхні, розрізняють і горизонтальні моделі. І в цьому випадку кожен різновид має свої переваги: вертикальні більш чуйно реагують на кожен подих вітру, зате горизонтальні потужніші.

Вітрогенератори поділяються за кроковими ознаками на моделі з фіксованим та змінним кроком. Змінюваний крок дозволяє суттєво збільшувати швидкість обертання, але така установка відрізняється складною та масивною конструкцією. ВЕУ з фіксованим кроком простіше та надійніше.

Галерея зображень

Вітроелектрична установка роторного типу

Розберемося, як змайструвати своїми руками простий вітряк із вертикальною віссю обертання роторного типу. Така модель цілком може забезпечити потреби в електроенергії садового будиночка, різноманітних господарських будівель, а також підсвітити у темний час доби прибудинкову територію та садові доріжки.

Лопаті цієї установки роторного типу з вертикальною віссю обертання явно виконані з елементів, вирізаних із металевої бочки

Наша мета – виготовлення вітряка, гранична потужність якого становитиме 1,5 кВт.

Для цього нам знадобляться такі елементи та матеріали:

автомобільний генератор на 12 V;
гелієвий чи кислотний акумулятор на 12 V;
напівгерметичний вимикач різновиду "кнопка" на 12 V;
перетворювач 700 W – 1500 W та 12V – 220V;
відро, каструля великого об'єму або інша містка ємність з нержавіючої сталі або алюмінію;
автомобільне реле контрольної лампи заряду або заряджання акумулятора;
автомобільний вольтметр (можна будь-який);
болти з гайками та шайбами;
дроти перетином 4 квадратних мм та 2,5 квадратних мм;
два хомути для закріплення генератора на щоглі.

У процесі виконання робіт нам будуть потрібні болгарка чи ножиці по металу, будівельний олівець чи маркер, рулетка, кусачки, свердло, дриль, ключі та викрутка.

Контролер для системи, що генерує електроенергію, можна зібрати своїми руками. З правилами та схемами виготовлення ознайомить стаття, із змістом якої ми радимо ознайомитись.

Стартовий етап виготовлення установки

Виготовлення саморобного вітряка починаємо з того, що візьмемо велику металеву ємність циліндричної форми. Зазвичай для цього використовують стару виварку, відро або каструлю. Саме вона буде основою нашого майбутнього ВЕУ.

За допомогою рулетки та будівельного олівця (маркера) нанесемо розмітку: поділимо нашу ємність на чотири однакові частини.

Виконуючи розрізи відповідно до тих вказівок, які містяться в тексті, ні в якому разі не прорізайте метал до кінця

Метал доведеться різати. Для цього можна використати болгарку. Її не застосовують для розрізання ємності з оцинкованої сталі або забарвленої жерсті, тому що метал такого виду обов'язково перегріється. Для таких випадків краще використовувати ножиці. Вирізаємо лопаті, але не прорізаємо їх до кінця.

Поруч із продовженням робіт над ємністю ми перероблятимемо шків генератора. У днищі колишньої каструлі та в шківі потрібно намітити та просвердлити отвори для болтів. До робіт на цій стадії потрібно поставитися максимально уважно: всі отвори повинні розташовуватися симетрично, щоб під час обертання установки не виникло дисбалансу.

Так виглядають лопаті ще однієї конструкції з вертикальною віссю обертання. Кожна лопата виготовляється окремо, а потім монтується у загальний пристрій

Відгинаємо лопаті так, щоб вони не надто стирчали. Коли ми виконуємо цю частину роботи, обов'язково враховуємо, в який бік обертатиметься генератор.

Зазвичай напрям його обертання орієнтоване протягом годинної стрілки. Кут вигину лопатей впливає площу впливу повітряних потоків і швидкість обертання пропелера.

Тепер потрібно закріпити на шківі відро із підготовленими до роботи лопатями. Встановлюємо генератор на щоглу, зафіксувавши його хомутами. Залишилося приєднати дроти та зібрати ланцюг. Підготуйтеся записати схему з'єднання, кольори проводів та маркування контактів. Потім вона вам неодмінно знадобиться. Фіксуємо дроти на щоглі пристрою.

Для підключення акумулятора слід застосувати дроти перерізом 4 мм². Достатньо взяти відрізок завдовжки 1 метр. Цього вистачить.

А для того щоб підключити до мережі навантаження, до складу якого входять, наприклад, освітлювальні та електричні прилади, достатньо дротів із перетином 2,5 мм². Встановлюємо інвертер (перетворювач). Для цього теж буде потрібен провід 4 мм.

Переваги та недоліки роторної моделі вітряка

Якщо ви зробили все акуратно і послідовно, цей вітрогенератор буде успішно працювати. При цьому жодних проблем у його експлуатації не виникне.

Якщо використовувати перетворювач 1000 W та акумулятор 75А, ця установка забезпечить електрикою і прилади відеоспостереження, охоронну сигналізацію і навіть вуличне освітлення.

Переваги цієї моделі такі:

економічна;
елементи легко можна поміняти на нові чи відремонтувати;
особливі умови для функціонування не потрібні;
надійна в експлуатації;
забезпечує повний акустичний комфорт.

Недоліки теж є, але їх не так вже й багато: продуктивність цього пристрою не дуже висока, і у нього є значна залежність від раптових поривів вітру. Повітряні потоки можуть просто зірвати імпровізований пропелер.

Для того щоб точно підібрати модель вітрогенератора необхідної потужності перед початком робіт, радимо за наведеними в рекомендованій статті формулами.

Складання аксіальної ВЕУ на неодимових магнітах

Оскільки неодимові магніти Росії з'явилися відносно недавно, те й аксіальні вітрогенератори з беззалізними статорами почали робити недавно.

Поява магнітів викликала ажіотажний попит, але поступово ринок наситився і вартість цього товару стала знижуватися. Він став доступним для умільців, які відразу пристосували його для своїх різноманітних потреб.

Аксіальна ВЕУ на неодимових магнітах з горизонтальною віссю обертання – складніша конструкція, що вимагає не тільки вміння, але й певних знань

Якщо у вас є маточина від старого авто з гальмівними дисками, то її і візьмемо як основу майбутнього аксіального генератора.

Передбачається, що ця деталь не нова, а експлуатована. У цьому випадку її необхідно розібрати, перевірити та змастити підшипники, ретельно вичистити геть осадові нашарування та всю іржу. Готовий генератор не забудьте пофарбувати.

Ступиця з гальмівними дисками, як правило, дістається умільцям як один з вузлів старого автомобіля, що відправився в брухт, тому потребує ретельного чищення

Розподіл та закріплення магнітів

Неодимові магніти мають бути наклеєні на диски ротора. Для нашої роботи візьмемо 20 магнітів 25х8мм.

Звичайно, можна використовувати й іншу кількість полюсів, але при цьому необхідно дотримуватись наступних правил: кількість магнітів і полюсів в однофазному генераторі має збігатися, але, якщо йдеться про трифазну модель, то співвідношення полюсів до котушок повинно становити 2/3 або 4/3 .

При розміщенні магнітів полюси чергуються. Важливо не помилитись. Якщо ви не впевнені, що розташуєте елементи правильно, зробіть шаблон-підказку або нанесіть сектори прямо на диск.

Якщо ви маєте вибір, купіть краще не круглі, а прямокутні магніти. У прямокутних моделях магнітне поле зосереджено у всій довжині, а круглих – у центрі.

У магнітів, що протистоять, повинні бути різні полюси. Ви нічого не переплутаєте, якщо за допомогою маркера помітите їх знаками мінус чи плюс. Щоб визначити полюси, візьміть магніти та піднесіть їх один до одного.

Якщо поверхні притягуються, поставте на них плюс, якщо відштовхуються, позначте їх мінусами. Під час розміщення магнітів на дисках чергуйте полюси.

Магніти встановлені з дотриманням правила чергування полісів, по зовнішньому та внутрішньому периметрам розташовані бортики з пластиліну: виріб готовий до заливки епоксидною смолою.

Для надійності закріплення магніту потрібно застосовувати якісний та максимально сильний клей.

Щоб посилити надійність фіксації, можна скористатися епоксидною смолою. Її слід розвести так, як зазначено в інструкції, і залити нею диск. Смола повинна покрити диск повністю, але не стікати з нього. Запобігти ймовірності стікання можна, якщо обмотати диск скотчем або зробити по його периметру тимчасові огорожі пластилінові з полімерної смуги.

Генератори однофазного та трифазного виду

Якщо порівнювати однофазний і трифазний статори, останній виявиться краще. Однофазний генератор при навантаженні вібрує. Причиною вібрації стає різниця в амплітуді струму, що виникає через непостійну його віддачу за час.

Такого недоліку трифазна модель не має. Вона відрізняється постійною потужністю через компенсуючі один одного фаз: коли в одній відбувається наростання струму, в іншій він падає.

За підсумками тестування віддача трифазної моделі майже на 50% більша, ніж аналогічний показник однофазної. Ще однією перевагою цієї моделі є те, що без зайвої вібрації підвищується акустичний комфорт при функціонуванні пристрою під навантаженням.

Тобто трифазний генератор практично не гуде в процесі його експлуатації. Коли вібрація знижується, термін служби пристрою логічно збільшується.

У боротьбі між трифазними та однофазними пристроями незмінно перемагає трифазне, тому що воно не так сильно гуде в процесі роботи і служить довше за однофазне.

Правила намотування котушки

Якщо спитати спеціаліста, то він скаже, що перед тим, як намотувати котушки, потрібно виконати ретельний розрахунок. Практик у цьому питанні покладеться на свою інтуїцію.

Ми вибрали не надто швидкісний варіант генератор. У нас процедура зарядки дванадцятивольтового акумулятора повинна початися за 100-150 оборотів за хвилину. Такі вихідні дані вимагають, щоб загальна кількість витків усіх котушок становила 1000-1200 штук. Цю цифру нам залишилося поділити між усіма котушками та визначити, скільки ж витків буде на кожній.

Вітряк на низьких оборотах може бути потужнішим, якщо збільшиться кількість полюсів. Частота коливань струму в котушках у своїй збільшиться. Якщо для намотування котушок застосовувати провід більшого перерізу, опір зменшиться, а сила струму збільшиться. Не пропустіть з уваги той факт, що більша напруга може «з'їдати» струм через опір обмотки.

Процес намотування можна полегшити і зробити ефективнішим, якщо використовувати для цієї мети спеціальний верстат.

Зовсім необов'язково такий рутинний процес, як намотування котушок робити вручну. Трохи кмітливості та відмінний верстат, який легко справляється з намотуванням, вже є.

На робочі характеристики саморобних генераторів впливають товщина і кількість магнітів, які розташовані на дисках. Сукупну підсумкову потужність можна розрахувати, якщо намотати одну котушку, а потім прокрутити її в генераторі. Майбутня потужність генератора визначається шляхом виміру напруги на конкретних оборотах без навантаження.

Наведемо приклад. При опорі 3 Ом та 200 оборотах на хвилину виходить 30 вольт. Якщо відібрати від цього результату 12 вольт напруги акумулятора, вийде 18 вольт. Ділимо цей результат на 3 Ом та отримуємо 6 ампер. Об'єм 6 ампер і відправиться на акумулятор. Звичайно, в розрахунку ми не врахували втрати у проводах і на діодному мосту: фактичний результат виявиться меншим за розрахунковий.

Зазвичай котушки роблять круглими. Але якщо їх трохи витягнути, то вийде більше міді в секторі і витки виявляться прямішими. Якщо порівнювати розмір магніту та діаметр внутрішнього отвору котушок, то вони повинні відповідати один одному або розмір магніту може бути трохи меншим.

Вже готові котушки повинні відповідати своїми розмірами магнітам: вони повинні бути трохи більшими за магніти або рівною з ними величини

Товщина статора, який ми робимо, має правильно співвідноситися із товщиною магнітів. Якщо статор зробити більше за рахунок збільшення кількості витків у котушках, міждисковий простір зросте, а магнітопотік зменшиться. Результат же може виявитися таким: утворюється така ж напруга, але, через опір котушок, що збільшився, ми отримаємо менший струм.

Для виготовлення форми статора застосовують фанеру. Втім, сектори для котушок можна розмітити на папері, використовуючи як бордюри пластилін.

Якщо поверх котушок на дно форми помістити склотканину, міцність виробу підвищиться. Перед нанесенням епоксидної смоли потрібно змастити форму вазеліном або воском, тоді смола не прилипне до форми. Деякі використовують замість мастила скотч або плівку.

Між собою котушки закріплюються нерухомо. При цьому кінці фаз виводяться назовні. Шість виведених назовні проводів слід з'єднати зіркою чи трикутником. Обертаючи зібраний генератор рукою, роблять його тестування. Якщо напруга буде 40 V, то сила струму становитиме приблизно 10 ампер.

Остаточне складання пристрою

Довжина готової щогли має становити приблизно 6-12 метрів. За таких параметрів її основа має бути забетонованою. Сам вітряк буде закріплений на верхній частині щогли.

Щоб до нього можна було дістатися у разі поломки, потрібно передбачити в основі щогли спеціальне кріплення, яке дозволить піднімати та опускати трубу, використовуючи при цьому ручну лебідку.

Високо здіймається щогла з прикріпленим до неї вітрогенератором, але завбачливий майстер зробив спеціальний пристрій, який дозволяє за необхідності опустити конструкцію на землю.

Щоб виготовити гвинт, можна використовувати ПВХ трубу діаметром 160 мм. Вона буде використовуватися для вирізання з поверхні двометрового гвинта, що складається з шести лопатей. Форму лопат краще розробити самостійно досвідченим шляхом. Мета – посилити момент, що крутить, при низьких оборотах.

Гвинт-пропелер слід берегти від сильного вітру. Для вирішення цього завдання використовують доладний хвіст. Вироблена енергія накопичується в акумуляторах.

До уваги наших читачів ми надали два варіанти вітрогенераторів, зроблених своїми руками на 220, які користуються підвищеною увагою не тільки власників заміської нерухомості, а й простих дачників.

Обидві моделі ВЕУ ефективні по-своєму. Особливо хороші результати ці пристрої здатні продемонструвати у степовій місцевості з частими та сильними вітрами. Вони досить ефективні, щоб використовуватися в організації та постачанні електроенергії. І їх не так вже й складно зробити своїми руками.

Висновки та корисне відео на тему

У цьому відео наведено приклад ВЕУ із горизонтальною віссю обертання. Автор пристрою докладно пояснює нюанси конструкції установки, зробленої своїми руками, звертає увагу глядачів на помилки, які можуть бути допущені у процесі самостійного виготовлення вітрогенератора, дає практичні поради.

Добратися до пристрою, піднятого на пристойну висоту, не так просто. Перевстановити таке ВЕУ, швидше за все, буде проблематично. Тому доладна конструкція щогли в цьому випадку буде зовсім не зайвою.

На цьому відео представлений роторний вітряк із вертикальною віссю обертання. Ця установка розташована невисоко, виконана оригінально і відрізняється високою чутливістю: навіть незначний вітер призводить до лопаті пристрою в рух.

Якщо ви живете в місцевості, де вітри не вважаються рідкісним явищем, застосування саме цього джерела альтернативної енергії може стати для вас найефективнішим. Наведені приклади самостійного виготовлення вітряків доводять, що зробити їх своїми руками не так уже й складно. Енергія вітру – загальнодоступний та відновлюваний ресурс, який можна використовувати.

Зацікавлених темою статті відвідувачів сайту ми запрошуємо висловити свою думку у коментарях та поставити запитання, що виникли під час ознайомлення з матеріалом.