Якщо раніше вітряки можна було зустріти не часто, то сьогодні ця сфера активно розвивається і досвід по створенню придбали багато.
Область застосування пристроїв різноманітна: вони забезпечують електрикою вдома, качають воду, безпосередньо до них підключають сільськогосподарське обладнання (наприклад, дробарки) і нагрівають ємності з водою, які можуть стати акумуляторами тепла для житла.
Промислові моделі всім хороші, крім вартості, тому розглянемо, як зробити вітрогенератор (вітряк) для приватного будинку своїми руками і що для цього буде потрібно.
Вітряки для будинку своїми руками, механіка вітрогенератора
Суть роботи вітрогенератора - перетворення кінетичної енергії вітру в електричну. Кожен елемент системи виконує свою функцію:
- Вітряне колесо, лопаті. Вловлюють рух повітряних мас, обертаються і приводять у рух вал.
- На валу може бути відразу встановлений генератор, а може бути кутовий редуктор, який передасть рух вниз на кардан. Завдяки використанню редуктора можна домогтися підвищення оборотів (мультиплікатор).
- Генератор - перетворює обертальну енергію в електричну. Якщо генератор видає стабільний струм, то його чіпляють до акумуляторів. Якщо немає - проміжно встановлюється реле-регулятор напруги.
- Акумуляторів в системі може і не бути, але з ними робота більш стабільна - вони використовують вітряні годинник для підзарядки і витрачають накопичений потенціал, коли вітер стихає.
- Інвертор - служить для перетворення напруги в потрібну величину, наприклад, в 220V. Потрібен для зручності, оскільки більшість приладів розраховані на таку напругу. Але призначення вітряка може бути різним, тому не в кожну схему включають інвертор.
- Анемоскоп - прилад, який використовують для потужних вітроустановок. Він збирає дані про швидкість і напрям вітру. У саморобних конструкціях практично не зустрічається. Зазвичай роблять невеликий флюгер і поворотний механізм.
- Щогла - або опора, на якій буде закріплений пропелер. На висоті більше шансів зловити стабільний і сильний вітер, тому важливо приділити увагу щоглі, яка повинна витримувати навантаження.
Вітряки можуть бути горизонтальними (з класичним повітряним гвинтом) і вертикальними (роторні). Горизонтальні установки мають найбільший ККД, тому їх найчастіше відтворюють при самостійному виготовленні.
Генератор вертикального типу
Але такі вітряки потрібно повертати назустріч вітру, оскільки при бічному потоці він перестає працювати. А роторний вітрогенератор, зроблений своїми руками, теж має свої переваги.
Конструкція вертикальних систем може сильно відрізнятися, але є у них спільні особливості.
- Вертикально розташовані турбіни зловлять вітер, звідки б він не дув (горизонтальні моделі потрібно оснащувати направляючої), що дуже зручно, якщо вітер в конкретній місцевості не стабільний, змінний.
- Таку конструкцію можна розташувати прямо на землі (звичайно, якщо там буде достатньо вітру).
- Зробити установку простіше, ніж горизонтальну.
Єдиний мінус - відносно невисокий ККД.
потужність пристрою
Зазвичай альтернативні джерела енергії встановлюють, як додатковий, який тільки допомагає основному енергопостачання.
І агрегати потужністю від 500 Вт - це вже непогано.
Для опалення невеликого будинку знадобиться близько 2-3 кВт.
Але потужність вітряка залежить від 2 факторів:
- Діаметра лопатей.
- Швидкості вітру.
Бажане співвідношення можна визначити по таблиці для горизонтальних пристроїв (на перетині швидкості вітру і діаметра лопатей - потужність в ватах).
Швидкість вітру / Діаметр лопатей
Наприклад, якщо найчастіше дмуть вітри від 5 до 8 м / с, а нам потрібно, щоб вітряк видавав 1,5 - 2 кВт, то потрібно розглядати конструкції діаметром від 6 м.
За формою лопаті можуть бути:
Вітрильні - плоскі, це менш продуктивна схема. Вони не враховують аеродинамічні сили, а обертаються тільки під напором вітряного потоку.
Тільки 10% енергії вітру буде перетворена в електричну.
У крильчатого типу зовнішні і внутрішні поверхні розрізняються за площею. Також важливо розташувати лопаті під кутом 6-10 ° до вітру.
Який матеріал використовувати на лопаті
На старовинних млинах виготовлявся тонкий дерев'яний каркас з жердин з перемичками, на який натягалися полотняні «крила». Коли тканина старіла, її замінювали. Як варіант, можна використовувати щільні матеріали, такі, як брезент.
- Для невеликого пропелера можна зробити пластикові лопаті, розрізавши на частини трубу ПВХ.
- «Вітрила» вирізають з фанери.
- Великий агрегат можна забезпечити лопатями з дерев'яних дощок (не важливо, що кожна лопать важкої, головне, щоб вони врівноважували один одного).
- Можна використовувати легкий метал, наприклад дюралюміній.
Якщо вітер в місцевості поривчастий, краще робити важкі лопаті, тоді система буде працювати більш стабільно.
Діаметр використовуваної труби повинен рівнятися п'ятої частини її довжини. Відрізок розрізається уздовж на 4 частини, в основі вирізається квадрат 5х5 (це буде місце кріплення), а потім робиться косий зріз, заужать лопать від заснування до кінця. Рваний край обробляється наждаком.
Вертикальний вітрогенератор своїми руками
Використовувані матеріали і обладнання
Габарити турбіни можуть бути обрані довільно - чим більше, тим потужніше. У прикладі діаметр вироби - 60 см.
- Труба Ø 60 см (бажано з нержавіючої сталі - оцинковка, дюраль і т.д.).
- Міцний пластик (два диска діаметром 60 см).
- Куточки для кріплення лопатей (по 6 шт. На кожну) - 36 шт.
- Для основи - маточина автомобільна.
- Гайки, шайби гвинти для кріплення.
Обладнання та інструмент:
Для балансування лопатей можна використовувати невелику металеву пластину, магніти, а при невеликому дисбалансі можна просто просвердлити отвори.
креслення вітрогенератора
Креслення пристрою вітрогенератора
Виготовлення вертикального вітряка
- Металева труба розрізається уздовж так, щоб вийшло 6 однакових лопатей.
- З пластика вирізається дві однакових кола (діаметр 60 см). Це буде верхня і нижня опора турбіни.
- Щоб трохи полегшити конструкцію, можна вирізати у верхній опорі по центру коло Ø 30 см.
- Залежно від того, скільки на автомобільній ступиці отворів, розмічаються по ним точно такі ж отвори для кріплення в нижній пластикової опори. Просверливаются дрилем.
- За шаблоном потрібно розмітити розташування лопатей (два трикутника, що утворюють зірку). Відзначаються місця кріплення куточків. На двох опорах повинне вийти ідентично.
- Лопаті обрізати краще не по одній, а все відразу (використовується болгарка).
- Місця кріплень куточків потрібно відзначити і на лопатях. Потім просвердлити отвори.
- За допомогою куточків лопаті кріпляться до кіл-підставах болтами і гайками через шайби.
Чим довше лопаті, тим потужніше буде агрегат, але тим важче його буде отбалансировать, в сильний вітер конструкцію «розбовкає».
Генератор своїми руками
Якщо поставити звичайний автомобільний генератор, у них обмотка напруги працює від акумулятора, тобто: немає напруги - немає порушення.
Значить, якщо встановити автогенератор + акумулятор, і довгий час буде слабкий вітер, акумулятор просто розрядиться і коли вітер з'явиться знову, система не запуститься.
Або виготовити вітрогенератор на неодімових магнітах своїми руками. Видавати такий агрегат буде при слабкому вітрі 1,5 кВт, максимально, при сильному вітрі 3,5 кВт. Інструкція по кроках:
Робляться два металевих млинця, діаметром по 50 см.
На них по периметру на супер-клей кріпляться по 12 неодімових магнітів на кожній (розміром приблизно 50 х 25 х 1,2 мм). Магніти чергуються: «північ» - «південь».
Млинці розміщуються один навпроти одного, полюса теж орієнтуються «північ» - «південь».
Між ними розміщується саморобний статор. Це 9 котушок мідного дроту перетином 3 мм. За 70 витків в кожній. Між собою вони з'єднуються за схемою «зірка» і заливаються полімерною смолою. Котушки намотуються в одну сторону. Для зручності початок і кінець обмотки потрібно позначити (наприклад, ізоляційною стрічкою різних кольорів).
Саморобний генератор для вітряка з неодімових магнітів
Товщина статора близько 15 - 20 мм. При його виготовленні потрібно передбачити виходи обмоток з котушок через болти з гайками. З них буде йти харчування генератора.
Відстань між статором і ротором - 2 мм.
Суть роботи в тому, що північ і південь магнітів міняються місцями, що змушує електричний струм «бігати» через котушку.
Магніти роторів будуть дуже сильно притягатися. Щоб з'єднати деталі плавно, потрібно просвердлити в них отвори і нарізати різьбу для шпильок. Ротори відразу вирівнюються відносно один одного і, поступово, за допомогою ключів, опускається верхній на нижній. Після всього тимчасові шпильки прибираються.
Цей генератор можна використовувати як на вертикальну, так і на горизонтальну модель.
процес складання
- На щоглі встановлюється кронштейн для кріплення статора (він може бути трьох або шести лопатевої).
- Над ним закріплюється гайками маточина.
- У маточині 4 шпильки. На них закручується генератор.
- Статор генератора з'єднується з кронштейном, нерухомо закріпленим на щоглі.
- На другу пластину ротора закріплюється лопастная турбіна.
- Від статора дроти клемами підключаються на регулятор напруги.
Монтаж установки, яка перетворить вітер в енергію
Щоб встановити зібрану конструкцію на довгій щоглі (а вона буде досить важкою), потрібно зробити наступне:
- В землі бетонується надійне підстава.
- Під час заливки, в нього вливають шпильки для кріплення потужного шарніра (легко робиться своїми руками).
- Після повного затвердіння, шарнір одягається на шпильки і закріплюється гайками.
- Щогла кріпиться до рухомої половині шарніра.
- У верхній частині щогли за допомогою фланця (приварюється), кріпляться три - чотири розтяжки. Знадобиться сталевий трос.
- За один з тросів щогла на шарнірі піднімається (можна тягнути автомобілем).
- Розтяжки фіксують строго вертикальне положення щогли.
Вітряк з тракторного генератора
Місце встановлення
Від правильно підібраного місця розташування вітряка буде залежати ефективність його роботи. Потрібно знайти місце, де лопатей буде доступно максимальну кількість вітру.
Це повинно бути відкритий простір, піднесеність або дах будівлі - подалі від дерев і будинків. І справа не тільки в перешкодах, а й в тому, що пристрій виробляє під час роботи деякий шум, а отже, може заважати спокійного життя сусідів.
Іноді на деякому віддаленні від житлового будинку будують невеличкий будиночок, в якому можна розмістити обладнання та акумулятори, а на його даху закріплюють вітрогенератор, можна навіть в парі з сонячними батареями.
