Как сделать ветряк своими руками

Ветряные турбины для производства электроэнергии являются незаменимым источником энергии там, где солнечный свет бывает редко, рек поблизости нет, а центральная электросеть отсутствует.

Особенности конструкции

Принцип работы ветряной турбины заключается в преобразовании энергии ветра в электричество.

Другие виды электронного производства используют поток воды в реках или морские приливы и отливы в качестве источника механической (кинетической) энергии.

Системы, требующие тепловой энергии для производства электричества, используют

• Двигатели, работающие на газе, бензине или дизельном топливе; и
• Тепло, производимое пластинами и блоками ядерных реакторов. Для преобразования воды в пар используется тепло.
• Происходит обмен различными видами топлива, тепла и тепла ядерного реактора, сжигаемого в установках Co-производства.

Особый случай — солнечные батареи, где в качестве исходной энергии используется свет, а не тепловая или механическая энергия.

Но, возвращаясь к ветряным турбинам, принцип работы следующий. Сила ветра вращает пропеллер, который приводит в движение вал родового двигателя. Помимо вала, синхронно вращается ротор двигателя, к которому прикреплен постоянный магнит. Магнитное поле, проходящее через корпус статора, индуцирует переменные токи в статоре, изменяя магнитный поток через катушки, из которых собрана обмотка. Переменное напряжение подается на электронную схему, которая преобразует его в постоянный ток. Непрерывный ток используется для работы многих приборов и устройств, которым он необходим.

Генератор для сельского или кемпингового использования, вырабатывающий переменный ток 220 В. Чем внушительнее размеры конструкции, тем эффективнее ее производство для пользователей. Построить генератор, вырабатывающий один киловатт электроэнергии в час, — не проблема. Электричество, получаемое от такой установки, может питать практически все приборы в доме, включая садовое оборудование.

Ветряные турбины следует устанавливать как можно выше на уровне конька крыши. Там интенсивность ветра достигает максимума, установленного прогнозом погоды.

Поскольку инсталляция напоминает пропеллер, эта конструкция поворачивается туда, куда дует ветер. Это необходимо для того, чтобы максимально использовать его силу и скорость.

Горизонтальные пропеллеры вращаются с помощью штока в задней части платформы. Вертикальному винту не нужен форштевень — ее плавники крепятся так, что сам винт может закладывать книзу почти пол-оборота, независимо от того, в какую сторону дует ветер.

Требуется ветряная турбина с максимальной эффективностью, со скоростью вращения не менее 3000 об/мин в минуту. Для генераторов переменного тока это соответствует частоте 50 HERTZ. Это типично для отечественных электростанций. Двигатель генератора весом около 10 кг может легко вырабатывать 2 кВт в час.

Из чего можно сделать?

Важным элементом каждой ветроэнергетической установки является двигатель генератора. Работает как двигатель — постоянный или переменный ток заставляет вращаться ротор установки (и с помощью этого вал). Возможна и обратная работа — в качестве генератора.

Различают двигатели, которые также используются в качестве генераторов. Это двигатели со щетками, коммутационные двигатели и асинхронные двигатели без рулевого управления. Эти три типа двигателей популярны среди энтузиастов, которые строят собственные ветряные турбины.

В двигателях с транзакцией курсорные наконечники находятся в постоянном магнитном поле магнита статора. Тенденция к нагнетанию непрерывного тока при вращении клемм двигателя на оси арматуры передается силовыми контактами брони через щетки. Сами щетки являются слабым местом двигателя — они быстро выходят из строя. Такие теплообменники обычно находятся под постоянной нагрузкой, и щетки искрят при движении оружия. Постоянное использование в течение нескольких дней может привести к износу щеток, и их необходимо заменить.

Брокерные двигатели не подходят для использования в качестве постоянных активных генераторов.

Лучшим вариантом является двигатель без бычков. Здесь бегун и его магнит расширяют пространство между обмотками статора. Сама обмотка остается стабильной, и скользящие контакты не требуются. Благодаря такому простому решению система может работать десятилетиями — все, что требуется, это смазка подшипников двигателя, которые отвечают за полный без вращения ротора раз в сезон или раз в полгода. Популярные решения на основе двигателей — асинхронные или пошаговые — доступны практически для каждого дома.

Асинхронные двигатели используются в электроинструментах, например, в заточных станках. Шаговые двигатели можно найти во всем — от велосипедных колес до механических механизмов и дисков в принтерах.

Особенностью являются двигатели с переменной щеткой, используемые в перфораторах, угловых отвёртках, шуруповёртах, головоломках и электрических бредогенераторах. Их недостатком является то, что для установки неодимового магнита необходимо снять щетки и выровнять ротор. В результате от активной обмотки остается только обмотка статора — обмотка бегунка удаляется полностью.

Пропеллеры ветряных турбин могут быть изготовлены из пластиковых водосточных труб, пластиковых бутылок и подобных материалов, пригодных для вторичной переработки. Чем легче и прочнее они, тем меньше энергии ветра им требуется для вращения.

Ветряные турбины с вентилятором требуют размещения неодимовых магнитов в роторе. Конструкции двигателей домашних вентиляторов не предназначены для выработки электроэнергии путем вращения ротора. Компьютерные кулеры (вентиляторы блоков ПК или ноутбуков) подвергаются таким же модификациям.

В теплообменниках для тракторов или автомобилей используется дополнительная стимулирующая обмотка, питающаяся от собственного аккумулятора машины. Например, для питания 135 ампер переменного тока при напряжении 15 вольт вращающаяся обмотка возбуждения потребляет ток 3 ампера при напряжении 12,6-14 вольт после включения зажигания. Основным источником энергии генератора является коленчатый вал бензинового, дизельного или метанового/пропанового двигателя внутреннего сгорания. Теплообменники тракторов или автомобилей требуют удаления обмоток возбуждения и установки неодимовых магнитов.

Что потребуется?

Самый распространенный вариант — использовать двигатель стиральной машины в качестве импровизированного генератора. Если у вас нет старой "стиральной машины", вы можете найти такие двигатели на хозяйственных рынках, в ближайшем центре обслуживания бытовой техники или в специализированных магазинах металлолома. Заказать такие двигатели из Китая — не проблема.

Как правило, в стиральных машинах используются асинхронные двигатели без транзисторов.

Как новые, так и подержанные занимают много времени. 200 ватт мощности можно легко преобразовать в киловатты и более.

Имеется в наличии.

В дополнение к двигателю генератор переменного тока может быть собран с

• 20, 10 и 5 мм неодимовые магниты (всего 32), с
• Диоды или диодные мосты, восстановленные с помощью десятков
• Эпоксидный клей,.
• Холодная сварка,.
• Наждачная бумага,.
• олово по бокам банки.

Магниты заказываются по Интернету из Китая.

Инструменты.

Следующие инструменты ускоряют процесс строительства

• Токарный станок,.
• Ножницы,.
• Отвертка с насадкой,.
• плоскогубцы.

Если у вас нет токарного станка, попросите кого-нибудь из знакомых, кто умеет им пользоваться.

Схемы и чертежи

Генератор как устройство должен вырабатывать переменный ток, преобразовывать его в постоянный и достигать требуемого напряжения. Если генератор двигателя производит 40 вольт, это вряд ли будет подходящей ценой для большинства видов электронного потребления, которые потребляют 5 или 12 вольт постоянного тока или 127/220 вольт переменного тока.

Тестовая схема для всей установки состоит из выпрямителя, контроллера, батареи и инвертора. Автомобильная батарея емкостью 55-300 AH используется в качестве регулятора накопления энергии. Его рабочее напряжение составляет 10,9-14,4 В при круговом заряде (без полного цикла заряда) и 12,6-13,65 В при регулируемом заряде (измеряется порциями, когда необходимо зарядить частично разряженный аккумулятор).

Контроллер преобразует те же 40 вольт, например, в 15 вольт. Эффективность снижения напряжения составляет 80-95% с учетом потерь в выпрямителе.

Трехфазные генераторы имеют наилучшие характеристики, их мощность на 50% выше, чем у однофазных генераторов, и они не вибрируют во время работы (вибрация расслабляет конструкцию и сокращает срок ее службы).

Катушки каждой фазы наматываются поочередно и соединяются последовательно, например, полюса магнита видны с одной стороны катушки.

Задача преобразователя — преобразовать постоянное напряжение около 12 вольт, получаемое от аккумулятора, в переменное напряжение около 220.

Современные электроприборы и электроника могут работать от 110 вольт (типичное напряжение в американских домах) до 250 вольт. Не рекомендуется предоставлять больше устройствам или сетевым устройствам. Все преобразователи являются импульсными, и тепловые потери значительно ниже, чем у линейных преобразователей.

Этапы изготовления

Чтобы изменить асинхронный двигатель, сделайте следующее

1. Разберите двигатель и снимите ротор.
2. Снимите пластины с усиления бегунка. Прорежьте их на глубину 2 мм.
3. Выпрямите пазы в магнитах на глубину 5 мм.
4. Обратите внимание на дорожки из листов магнитов. Они должны находиться на равном расстоянии друг от друга — это предотвращает излишнюю потерю силы.
5. Прикрепите их к этой жестяной полоске с помощью суперклея. Закрепите планки на анкерах с помощью магнитов.
6. Холодная сварка или заполнение пространства между магнитами эпоксидным клеем.
7. Удалите зелень и неровности с ротора с помощью наждачной бумаги.
8. Проверьте и замените при необходимости — замените подшипники и винты двигателя.

Реклассифицировать двигатель генератора. Устройство готово к дальнейшей сборке. Чтобы проверить устройство, затяните его вал в патрон дрели или шуруповерта и установите скорость вращения до 1000 об/мин в минуту.

Напряжение обмотки 110 вольт или выше можно считать достаточным.

В нижнем пределе диапазона усиление может оказаться на стороне неравномерного вращения магнитов в любой части окружности вращения.

Чтобы собрать ветряную турбину, сделайте следующее

1. Отрежьте одинаковые куски от трубы ПВХ диаметром 11-16 см, соответствующие будущим лопастям.
2. Проведите произвольную линию через каждую секцию и сделайте отступ с обеих сторон на 22 мм. В результате ширина одного лезвия составляет 44 мм. Повторите тот же процесс для противоположного конца секции.
3. Соедините точки прямой кромки с одной стороной центральной линии.
4. Нарисуйте контур будущего лезвия на другой стороне.
5. Обрежьте полученное лезвие и закруглите свободный край путем заточки. Повторите описанные выше действия для остальных лезвий.
6. Прикрепите плавник к втулке с помощью адаптера втулки. Для крепления подходят болты с гайками и пружинными шайбами. Ширина каждого лезвия по всей длине составляет 44-88 мм.

Этого достаточно для вращения крыльчатки при скорости ветра более 3 м/с. Полученная структура должна быть сбалансированной. Правильная балансировка предотвращает образование мертвых зон, которые снижают скорость генератора при вращении пропеллера.

Мотор-генераторы с установленными рабочими колесами могут быть заключены в защитный кожух для защиты от атмосферных осадков. Генератор, защищенный от дождя и снега, будет оставаться сухим в течение многих лет при любых погодных условиях. Чтобы собрать защитную крышку, выполните следующие действия

1. Вырежьте вертикальную канавку шириной 2 см в трубке диаметром 7,5 см.
2. Отрежьте задний конец трубки под углом 45°.
3. Установите на эту трубу двигатель-генератор с пропеллером и закрепите его на месте.

Чтобы двигатель мог свободно вращаться, необходим поворотный шарнир на шарикоподшипниках, подобный тем, что используются в бытовых вентиляторах. Он может вращаться бесконечно в любом направлении.

Чтобы токоведущие провода обмотки статора не обматывались и не скручивались, шарнирное соединение должно скользить, обеспечивая надежный и стабильный электрический контакт между мотор-генератором и другими функциональными узлами цепи.

Наилучший контакт обеспечивают позолоченные клеммы, снятые со старых устройств.

Использование щеток и графитовых контактов не оправдано. Электрическое сопротивление графита на порядок выше, чем у алюминия или стали, что значительно снижает мощность установки. Соединители устанавливаются на основание из профильной трубы. После сборки убедитесь, что образовавшийся вращающийся механизм не блокирует, не перекручивает и не изнашивает кабель.

После проверки того, что блок свободно вращается со скользящим контактом в направлении ветра, пластиковые водопроводные трубы и пластиковые или алюминиевые компоненты присоединяются к дополнительному внешнему кожуху двигателя.

В качестве опоры используется круглая или фигурная труба, один конец которой бетонируется в землю — не менее чем на 1 метр. Чтобы предотвратить провисание кронштейнов из-за ураганов, три или шесть дополнительных ремней сходятся под одинаковым углом в середине и направлены в разные стороны.

После сборки секции двигатель-генератор рядом с двигателем при необходимости устанавливаются диодные выпрямители. Использование повышающих трансформаторов вблизи генератора, как на дальних промышленных линиях электропередачи, может значительно снизить потери тока в кабеле.

Далее контроллер заряда, батарея и инвертор подключаются, как показано на схеме. Ветряная турбина полностью собрана и готова к использованию.

Рекомендации

Самодельные ветрогенераторы для частных домовладений генерируют напряжение постоянного или переменного тока в несколько десятков вольт, что повышает риск для человека. Контакты и кабели должны быть хорошо изолированы. Дождевая вода является кислотной средой и неплохим проводником электричества.

Надевайте защитные очки и перчатки при работе на токарном или шлифовальном станке. Запрещается собирать схемы при работающей ветряной турбине.

Энергия ветра непостоянна. Лучшим решением является низкоскоростной генератор с 12 или более магнитами и катушками. Чем больше число витков, тем толще должны быть обмотки. Очень тонкие сечения из-за общего сопротивления в несколько десятков Ом снижают эффективную мощность генератора в несколько раз. Для больших нагрузок — например, от электроплиты или стиральной машины — требуется ток до 10 А при напряжении 220 вольт.

Конструкция самодельного генератора должна быть идеально ровной и симметричной, если только для выработки энергии не используется преобразованный двигатель. Перед установкой катушек и магнитов необходимо отцентрировать саму спираль. Неважно, будет ли это подержанный компакт-диск или самодельная копия ветряной турбины. Незначительные дисбалансы недопустимы.

Постарайтесь свести шум к минимуму. В идеале старайтесь вообще не шуметь. Если безмасляный агрегат жалуется на непрекращающиеся скрипы или скрежет, такие жалобы могут стать причиной юридических проблем, особенно в ночное время. Другая причина, по которой о вас сообщают как о владельце ветряной турбины, является второстепенной — владелец этого устройства не производит электроэнергию в промышленных масштабах, как это происходит в Европе и США, поэтому ветряные турбины совершенно законны.

Установка не должна быть слишком высокой — выше, чем столб, через который проходят линии электропередач. Каждый город, курортный поселок или муниципалитет имеет ограничения по высоте возводимых строений.

Например, 40-метровая вышка для базовой станции мобильной связи требует ряда разрешений и проверок со стороны контролирующих органов. То же самое относится и к ветряным турбинам.

Правильный и ответственный подход к решению проблем с электричеством с помощью ветряных турбин может избавить потребителей от простоев, связанных с отключением электроэнергии. Всегда лучше действовать активно в рамках закона, чем годами ждать, пока власти дадут вам обещания.

Вот несколько способов построить ветряную турбину своими руками