Трудно осознать, насколько отличается стабильность электроснабжения пригородных домов от стабильности электроснабжения городских зданий и предприятий. Действительно, будучи владельцем частного дома или дака, вы сталкивались с многочисленными перебоями в работе, неудобствами, связанными с ними, и повреждениями техники.
Упомянутые негативные ситуации вместе с последствиями перестают осложнять жизнь любителям природы. Причем с минимальными трудовыми и экономическими затратами. Все, что для этого необходимо, — построить ветряную турбину. Более подробно об этом рассказывается в статье.
Мы подробно описали варианты создания системы, которая помогает экономике, устраняя энергетическую зависимость. Согласно нашим советам по строительству ветряка своими руками, вы можете оказаться неопытным домашним мастером. Практичные устройства могут помочь значительно сократить повседневные расходы.
Законность установки ветрогенератора
Альтернативные источники энергии — это мечта всех садоводов и домовладельцев, чьи участки находятся вне сети. Однако когда мы получаем счет за электроэнергию для нашей городской квартиры и видим рост цен, мы понимаем, что ветрогенераторы, предназначенные для домашнего использования, нам не помешают.
Прочитав эту статью, вы, возможно, сможете осуществить свою мечту.
Ветряные турбины — отличное решение для обеспечения электроэнергией загородной местности. А в некоторых случаях их установка является единственно возможным способом.
Чтобы избежать напрасной траты денег, усилий и времени, определите следующее Существуют ли внешние условия, которые могут стать препятствием для эксплуатации ветряной турбины?
Небольшая ветроэнергетическая установка мощностью не более 1 кВт достаточна для энергоснабжения загородного дома или небольшого дачного участка. В России эти устройства приравниваются к предметам домашнего обихода. Для их установки не требуется никаких сертификатов, лицензий или других дополнительных разрешений.
Для определения целесообразности установки ветряных турбин необходимо определить ветроэнергетический потенциал конкретного региона (нажмите для увеличения).
Производство электроэнергии для бытового использования не облагается налогом. Поэтому можно смело устанавливать небольшие ветряные турбины и вырабатывать бесплатную электроэнергию, не платя налоги государству.
Однако на всякий случай следует проверить, нет ли местных правил по подаче тока, которые могут создать препятствия для установки и эксплуатации данного устройства.
Ветряная турбина, способная покрыть большинство потребностей среднего фермера, не может вызвать даже жалобы со стороны соседей
Ваш сосед может подать иск, если его беспокоит работа ветряной турбины. Мы должны помнить, что наши права заканчиваются там, где начинаются права других.
Поэтому при покупке или строительстве собственной ветряной турбины для дома следует обратить серьезное внимание на следующие параметры:.
- Высота сайта. При сборке ветряной турбины необходимо учитывать ограничения по высоте отдельных зданий и расположению каждого отдельного участка, которые существуют в нескольких странах мира. Запрещено возводить здания выше 15 метров вблизи мостов, аэропортов и туннелей.
- Шум от редукторов и лопастей. Параметры генерируемого шума можно определить с помощью специальных приборов и задокументировать результаты измерений. Важно, чтобы они не превышали предельные уровни шума.
- Воздушные помехи. В идеале ветряные турбины должны быть спроектированы таким образом, чтобы установка избегала телевизионных помех, которые могут вызвать подобные проблемы.
- Требования экологических служб. Орган может запретить эксплуатацию объекта только в том случае, если он мешает миграции перелетных птиц. Однако это маловероятно.
Учитывайте эти моменты при самостоятельном создании и установке устройства, а при покупке готового изделия обратите внимание на параметры в паспорте. Лучше защитить себя заранее, чем потом расстраиваться.
Целесообразность использования ветрогенераторов обосновывается, главным образом, достаточно высокой и стабильной силой ветра в этом районе
Необходимо иметь достаточно большой участок земли, чтобы полезная площадь не была значительно уменьшена в результате установки системы.
Из-за шума, связанного с ветряными турбинами, между соседними домами и оборудованием рекомендуется расстояние не менее 200 метров.
Убедительные аргументы в пользу устройства ветряных турбин неуклонно увеличивают счета за электроэнергию
Ветряные турбины могут быть установлены только там, где власти не препятствуют и, желательно, не поощряют использование зеленой энергии.
Если в районе, где будет установлена мини ветроэлектростанция, происходят частые отключения электроэнергии, установка может минимизировать неудобства.
Владельцы систем должны быть готовы к тому, что деньги, вложенные в конечный продукт, не будут возвращены немедленно. Экономические выгоды могут быть ощутимы через 10-15 лет.
Если схема погашения кредита не действует, стоит подумать о строительстве мини-электростанции своими руками
Принцип работы ветряной установки
Ветровая турбина или ветроэнергетическая установка (ВЭУ) — устройство, используемое для преобразования кинетической энергии ветрового потока в механическую энергию. Полученная механическая энергия вращает ротор и преобразуется в необходимую электрическую энергию.
Принципы работы и конструкция динамических ветряных турбин подробно описаны в этой статье. Рекомендуем прочитать эту статью.
Ветряная турбина состоит из
- Плавники, которые образуют спираль
- Вращающийся ротор турбины
- Вал генератора и сам генератор
- инвертор, который преобразует переменный ток в постоянный для зарядки батарей, и
- Накопитель.
Суть работы ветряной турбины проста. При вращении ротора генерируется трехфазный переменный ток, который проходит через контроллер и заряжает аккумулятор в виде постоянного тока. Затем инвертор преобразует ток, чтобы он мог питать лампы, радиоприемники, телевизоры, микроволновые печи и т.д.
Детальная конструкция горизонтально-осевых ветряных турбин дает хорошее представление о том, какие элементы способствуют преобразованию кинетической энергии в механическую, а затем в электрическую.
В целом, принципы работы ветряной турбины любого типа и конструкции следующие Во время вращения к лопастям прикладываются три типа сил: торможение, тяга и подъем.
Эта схема работы ветряной турбины позволяет понять, что происходит с электричеством, произведенным ветряной турбиной. Часть его хранится, а другая часть потребляется.
Последние две силы преодолевают силу торможения и двигают пулю. В неподвижной части генератора ротор формирует магнитное поле, которое позволяет электричеству проходить по проводам.
Двигатели от ненужных приборов подходят для изготовления ветряных турбин. Чем больше вольт на оборот, тем эффективнее система.
Ротор двигателя крепится к узлу, на котором закреплены закрылки устройства. Передний комплекс должен быть закрыт защитной крышкой.
Передняя часть двигателя и плавники должны быть сбалансированы с хвостовой частью. Плечо хвоста от трубки или рельса должно быть длинным, а на его конце должен быть установлен кусок хвоста любой формы.
Ткань ветрогенератора должна иметь не менее трех кронштейнов, а сама конструкция должна быть подключена к контуру заземления и устройству молниезащиты.
Классификация видов генераторов энергии
Существует несколько способов классификации ветровых турбин. Как выбрать оптимальный вариант для загородной недвижимости, о чем подробно рассказывается в одной из самых популярных статей на нашем сайте.
Поэтому ветровые турбины различают по следующим признакам
- Количество лопастей движителя, количество
- материал изготовления лезвия; и
- Положение оси вращения относительно земли, и
- Шаг за шагом.
Имеются модели с одним, двумя, тремя или несколькими лезвиями.
Изделия с большим количеством плавников начинают вращаться даже при слабом ветре. Обычно используется в тех случаях, когда процесс вращения более важен, чем производство энергии. Например, для откачки воды из глубоких скважин.
Ребра ветряных турбин могут быть изготовлены как из твердых материалов, так и из доступных тканей.
Лопасти бывают плавающими или жесткими. Яхты намного дешевле, чем жесткие яхты из металла или стеклопластика. Однако они очень часто нуждаются в ремонте. Они не являются жесткими.
Существует различие между вертикальными ветряными турбинами и горизонтальными моделями. Опять же, все типы имеют свои преимущества. Вертикальные ветрогенераторы хорошо реагируют на любое дыхание ветра, в то время как горизонтальные ветрогенераторы более мощные.
Ветровые турбины различают на модели с фиксированным шагом и модели с переменным шагом. Переменный шаг позволяет значительно повысить скорость вращения, но такие установки характеризуются сложными и объемными конструкциями. VEPS с фиксированным шагом проще и надежнее.
Единственная поврежденная самозащита, которая осталась — это stat с корпусом, сваренным отдельно.
Чтобы восстановить технические характеристики двигателя, 36 катушек статора должны быть переписаны заново. Требуется проволока диаметром 0,56 мм. Катушки должны быть намотаны в количестве 35 штук.
Перед установкой крыльев восстановленный двигатель должен быть собран, покрыт лаком или хотя бы эпоксидным покрытием, а поверхность окрашена.
Вал, предназначенный для вращения, изготовлен из гнутой трубы 15. На валу имеется сварная биение, приваренное через трубку 52.
Хвосты изготовлены из утолщенной стали толщиной 4 мм, загнуты на концах и установлены в прорези, выбранные на рельсах.
Ребра нарезаются полимером из дренажных труб, установленных в треугольнике, прикрепленном к двигателю винтами.
Почти бесплатные ветряные турбины делаются из двигателей и водосточных труб от старых автомобилей.
Ветроэлектрическая установка роторного типа
Узнайте, как построить простую ветряную турбину роторного типа с вертикальным вращающимся валом. Такая модель может не только удовлетворить энергетические потребности загородного дома или различных пристроек в саду, но и осветить сад или садовую дорожку в темное время суток.
Лопасти этой установки роторного типа с вертикальным вращающимся валом явно сделаны из элементов, вырезанных из металлического барабана.
Наша цель — построить ветряную турбину с предельной мощностью 1,5 кВт.
Для этого нам необходимы следующие предметы и материалы
- 12-вольтовый автомобильный генератор переменного тока
- 12 В гелиевый или кислотный аккумулятор; и
- Полугерметичный кнопочный выключатель на 12 В, a
- инверторы мощностью от 700 Вт до 1500 Вт и от 12 В до 220 В, a
- Большие ведра, кастрюли или другие большие емкости из нержавеющей стали или алюминия
- Лампы проверки автомобильных аккумуляторов или реле зарядки аккумуляторов, и
- Автомобильный вольтметр (подойдет любой вольтметр); и
- Винты с гайками и шайбами, a
- квадратная проволока диаметром 4 мм и квадратная проволока диаметром 2,5 мм; и
- два зажима для крепления генератора к мачте.
При работе вам понадобятся болты или ножницы по металлу, карандаш или маркер, рулетка, кусачки, дрель, сверло, ключ и отвертка.
Контроллеры для систем, вырабатывающих электроэнергию, также можно собрать своими руками. Правила и схемы построения контроллера ветровой турбины можно найти в этой статье. Рекомендуем ознакомиться с его содержанием.
Отправная точка для строительства ветряной турбины
Первый шаг в создании самодельной ветряной турбины — это получение большого цилиндрического металлического контейнера. Обычно для этой цели используют старое ведро, ковшик или контейнер. Это будет основой для наших будущих ветряных турбин.
Разметьте площадь с помощью рулетки и строительного карандаша (маркера). Разделите емкость на четыре равные части.
При резке, как указано в тексте, не разрезайте металл по всему диаметру.
Металл должен быть разрезан. Для этого можно использовать угловую шлифовальную машину. Не используйте этот тип металла для резки оцинкованной стали или окрашенного металла, так как он будет перегреваться. В таких случаях рекомендуется использовать ножницы. Обрежьте лезвие, но не срезайте его полностью.
Варианты, схемы и рекомендации по созданию различных моделей лопастей ветрогенератора можно найти в статье Рекомендации.
Одновременно с продолжением работ на баке, замените шкив генератора. Отверстия для винтов должны быть размечены и просверлены в нижней части предыдущего контейнера и на шкиве. Работы на этом этапе должны выполняться как можно тщательнее. Все отверстия должны быть симметрично выровнены, чтобы при вращении устройства не возникало дисбаланса.
Вот как будет выглядеть лезвие другой конструкции с вертикальной осью вращения. Каждое лезвие изготавливается отдельно и собирается в единое целое.
Для того чтобы лопасти не перевешивали, они загнуты назад. При выполнении этой части работы обязательно учитывайте направление, в котором вращается генератор.
Обычно направление вращения — по часовой стрелке. Угол наклона лопастей влияет на поверхность, подверженную воздействию воздушного потока, и скорость вращения пропеллера.
Теперь ковш должен быть установлен на шкив, а лезвие готово к работе. Установите генератор на мачту и закрепите его зажимом. Осталось соединить провода и собрать схему. Будьте готовы записать схему подключения, цвета проводов и маркировку контактов. Они обязательно понадобятся вам позже. Подключите кабели к полотну устройства.
На этом изображении показаны подробные шаги по сборке общей конструкции и общий вид уже собранного и готового к использованию устройства.
Для подключения аккумулятора необходим кабель сечением 4 мм². Достаточно длины в 1 метр. Этого достаточно.
Для подключения нагрузок, включая освещение и приборы, достаточно кабеля с площадью поперечного сечения 2,5 мм². инверторы. Для этого также требуется кабель сечением 4 мм².
Плюсы и минусы модели ротора
Если все делать по порядку и последовательно, то ветряк будет работать исправно. Во время работы не возникает никаких проблем.
При использовании инвертора мощностью 1000 Вт и аккумулятора на 75 А эта установка обеспечивает питание для видеонаблюдения, охранного оборудования и даже уличного освещения.
Преимущества этой модели включают
- В финансовом плане.
- Элементы можно легко заменить на новые или отремонтировать.
- Никаких особых условий эксплуатации не требуется.
- Надежность в эксплуатации, и
- Обеспечивает полный комфорт при прослушивании.
Есть некоторые недостатки, но их немного. Производительность этого устройства не очень высока и сильно зависит от внезапных порывов ветра. Воздушные потоки только сдуют импровизированный пропеллер.
Для точного выбора необходимой модели ветрогенератора перед началом работ рекомендуется произвести расчеты по формулам, приведенным в рекомендуемой статье.
Сборка аксиальной ВЭУ на неодимовых магнитах
Российские неодимовые магниты появились сравнительно недавно, поэтому не так давно начали выпускать осевые ветрогенераторы с безжелезным статором.
Появление магнитов привело к резкому росту спроса, но постепенно рынок насытился, и цена на этот товар начала падать. Вскоре появились ремесленники, приспособленные к различным потребностям.
Осевые ветровые турбины с неодимовыми магнитами с горизонтальными вращающимися валами являются более сложными конструкциями, требующими специальных знаний и навыков.
Если имеется старая автомобильная ступица с тормозными дисками, ее можно использовать в качестве основы для будущего осевого генератора.
Предполагается, что эта деталь не является новой и уже используется. В этом случае его следует разобрать, проверить и смазать подшипники, а также полностью очистить от отложений и ржавчины. Не забудьте покрасить готовый генератор.
Колесные ступицы и тормозные диски обычно нуждаются в тщательной очистке, так как механики обычно рассматривают их как одну из выброшенных деталей старых автомобилей.
Распределение и фиксация магнитов
Неодимовые магниты должны быть приклеены к дискам ротора. В нашей работе мы используем 20 магнитов размером 25×8 мм.
Конечно, можно использовать и другое количество шестов, но при этом необходимо соблюдать следующие правила Количество магнитов и полюсов в однофазном генераторе должно быть одинаковым, но если мы говорим о трехфазной модели, то соотношение должно составлять 2/3 или 4/3 количества полюсов к катушке.
При установке магнитов полюса меняются местами. Важно не совершить ошибку. Если вы не уверены в правильности расположения, создайте шаблонную направляющую или отметьте сектора непосредственно на самом диске.
Если у вас есть выбор, покупайте прямоугольные магниты вместо круглых. В прямоугольных моделях магнитное поле сосредоточено по всей длине, в то время как в круглых моделях магнитное поле сосредоточено в центре.
Противоположные магниты должны иметь разные полюса. Используйте маркеры, чтобы отметить их знаками минус или плюс, чтобы избежать путаницы. Чтобы определить полюса, возьмите магниты и держите их друг напротив друга.
Отметьте знаком плюс, если поверхности притягиваются, и знаком минус, если отталкиваются. Меняйте полюса при размещении магнитов на лотке.
Магниты расположены по правилу чередующихся полюсов, с пластилиновыми шариками по внешней и внутренней окружности. Изделие готово к отливке в эпоксидной смоле.
Важно использовать клей наилучшего качества и прочности, чтобы обеспечить надежное крепление магнитов.
Для более надежной фиксации можно использовать эпоксидную смолу. Разведите в соответствии с инструкцией и вылейте в лоток. Эпоксидная смола должна покрывать весь лоток, но не должна вытекать из лотка. Заклейте лоток скотчем или создайте временную глиняную плотину вокруг лотка, чтобы предотвратить стекание.
Однофазные и трехфазные генераторы
Сравнение однофазных и трехфазных статорных генераторов показывает, что последние превосходят их. Однофазные генераторы переменного тока колеблются под нагрузкой. Коэффициент осцилляции — это разница в амплитуде тока, которая возникает в результате изменения выходного тока за определенный период времени.
Трехфазные модели лишены этого недостатка. Он характеризуется постоянной мощностью благодаря взаимной нейтрализации фаз. Когда один ток увеличивается, другой уменьшается.
В ходе испытаний производительность трехфазной модели почти на 50% выше, чем однофазной. Еще одним преимуществом данной модели является отсутствие нежелательных вибраций, что повышает акустический комфорт при работе устройства под нагрузкой.
Это означает, что во время работы трехфазного генератора переменного тока практически отсутствует гул. Снижение вибрации логично увеличивает срок службы устройства.
Битва между трехфазными и однофазными генераторами всегда выигрывается, поскольку трехфазные агрегаты не так сильно гудят во время работы и служат дольше однофазных.
Правила намотки катушек
Специалисты скажут вам, что перед намоткой необходимо произвести тщательные расчеты. В этом вопросе практикующие специалисты будут полагаться на свою интуицию.
Выбирается не слишком быстрый генератор. Процесс зарядки 12-вольтовой батареи должен начинаться при 100-150 об/мин. Эти исходные данные предполагают, что общее количество витков для всех катушек составляет от 1000 до 1200. Это число нужно разделить на все катушки, чтобы определить количество витков для каждой катушки.
Низкоскоростные ветряные турбины можно сделать более мощными, увеличив количество полюсов. Частота колебательного тока катушек будет выше. Использование провода с большей площадью поперечного сечения для намотки катушки уменьшает сопротивление и увеличивает ток. Помните о том, что более высокое напряжение может потреблять больший ток из-за сопротивления обмотки.
Процесс намотки можно облегчить и сделать более эффективным, используя для этого специальное оборудование.
Нет необходимости выполнять работу по намотке катушек вручную. Проявив немного изобретательности, можно создать отличную машину, которую легко наматывать.
Производительность самодельного генератора в значительной степени зависит от толщины и количества магнитов, расположенных на диске. Результирующая полная мощность может быть рассчитана путем намотки катушки и ее вращения в генераторе. Будущая мощность генератора определяется путем измерения напряжения при определенном вращении холостого хода.
Вот пример. Использование резистора 3 Ом и 200 об/мин дает 30 вольт. Из этого результата получается напряжение батареи 12 вольт, что дает 18 вольт. Деление этого результата на 3 Ом дает 6 ампер. Объем 6 ампер идет на аккумулятор. Конечно, при расчете не учитываются потери в проводах и диодном мосту. Фактический результат будет меньше рассчитанного.
Обычно катушки имеют круглую форму. Однако их растяжение немного увеличивает медь в секторе и выпрямляет повороты. Размер магнита и внутренний диаметр катушки должны совпадать. Если они не совпадают, размер магнита может быть немного меньше.
Катушки должны быть того же размера, что и магнит. Они должны быть немного больше или равны по размеру магниту.
Толщина статора, который мы делаем, должна правильно соответствовать толщине магнита. Если увеличить число витков катушки и сделать статор больше, расстояние между дисками увеличится, а магнитный поток уменьшится. В результате получается то же напряжение, но меньший ток из-за увеличенного сопротивления катушки.
Для изготовления статора используется фанера. Однако секторы спирали можно нарисовать на бумаге, используя глину в качестве границы.
Размещение стекловолокна поверх спиралей на дне формы повышает прочность изделия. Перед нанесением эпоксидной смолы смажьте форму вазелином или воском, чтобы предотвратить прилипание эпоксидной смолы к форме. Некоторые используют ленту или пленку вместо смазки.
Катушка закреплена в фиксированном положении. Конец фазы выводится наружу. Шесть выводимых проводов должны быть соединены звездой или треугольником. Проверьте собранный генератор, вращая его вручную. Если напряжение составляет 40 В, ток будет примерно 10 ампер.
Окончательная сборка устройства
Длина готовой мачты составляет примерно 6-12 метров. Его основание должно быть забетонировано с учетом этих параметров. Сама ветряная турбина устанавливается на вершине мачты.
В основании мачты должен быть предусмотрен специальный фитинг для обеспечения доступа в случае поломки, а для подъема и опускания трубы должна использоваться ручная лебедка.
Мачта с установленной на ней ветряной турбиной поднята вверх, но умные мастера создали специальное устройство, позволяющее при необходимости опустить конструкцию на землю.
Для изготовления пропеллера можно использовать трубу ПВХ диаметром 160 мм. С его помощью с поверхности срезается двухметровая нить из шести лезвий. Лучше всего самостоятельно разработать форму лопастей методом проб и ошибок. Цель — увеличить крутящий момент на низких оборотах.
Пропеллер должен быть защищен от очень сильного ветра. Для этой работы используется складной хвост. Вырабатываемая энергия накапливается в аккумуляторах.
Вниманию читателя предлагаются две ветряные турбины ручной работы на 220 В. Это представляет большой интерес для владельцев сельской недвижимости, а также простых дачников.
Обе модели ветряных турбин эффективны. Эти устройства могут показать особенно хорошие результаты в степных районах с частыми сильными ветрами. Они достаточно эффективны, чтобы использоваться для альтернативного отопления домов и энергоснабжения. И сделать их не очень сложно.
Выводы и полезное видео по теме
В этом видеоролике показан пример ветряной турбины с горизонтальной осью вращения. Автор устройства подробно описывает оттенки строительства установки своими руками, обращает внимание зрителя на ошибки, которые можно допустить в процессе импровизации ветряков, и дает практические советы.
Обратите внимание, что дотянуться до устройства, поднятого на приличную высоту, не так-то просто. Повторная установка таких ветряных турбин может быть проблематичной. Поэтому в данном случае нет необходимости в складной конструкции ткани.
В этом видеоролике показана ветряная турбина с ротором и вертикальным валом. Эта установка низкая, оригинально спроектированная и очень чувствительная. Даже небольшой ветер приводит в движение заслонки устройства.
Если вы живете в местности, где ветер не является редким явлением, этот альтернативный источник энергии подойдет вам лучше всего. Эти примеры самодельных ветряных турбин доказывают, что сделать свою собственную не так уж и сложно. Нужно использовать доступные общественные и возобновляемые ресурсы — энергию ветра.
Посетители могут комментировать статью и задавать любые вопросы по ней.