Ветротурбина с горизонтальной осью вращения

Улучшенная конструкция ВЭУ с горизонтальной осью вращения: исследования, схемы, виды и преимущества ветрогенераторов

Обновлено: 16 января 2021

Ветроэнергетика за последнее время значительно усилила свои позиции среди прочих направлений отрасли. Ее доля в общем количестве выработанной энергии постоянно возрастает, уже есть целые государства, использующие ветроэнергетические установки как базовые устройства для производства электричества.

Нынешние ветроэнергетические станции пока не в состоянии тягаться с гидроэлектростанциями, но для большинства стран, активно развивающих ветроэнергетику, такой способ получения энергии является единственным. Поэтому перспективы у этого направления вполне обнадеживающие. Мало того, даже в энергоизбыточных странах, список которых возглавляет Россия, интерес к ветроэнергетике возрастает с каждым годом.

Исследования и разработки

Проблемы с энергообеспечением, особенно актуальные для стран с ровным рельефом и отсутствием возможности построить ГЭС, требуют иных способов решения.

Использование дизельных или бензиновых электростанций невыгодно из-за постоянного удорожания углеводородов и значительного ущерба, который наносится окружающей природе при использовании этого способа производства энергии. При этом, ветроэнергетика использует абсолютно бесплатную и неиссякаемую энергию, не нанося вреда окружающей среде и не изменяя рельеф поверхности, как это приходится делать при создании ГЭС.

Перемещение воздушных потоков имеет высокий энергетический потенциал и должно использоваться для производства электротока. В регионах, не имеющих возможностей для применения других способов, производятся интенсивные исследования и разработки в этой области, уже имеющие свои результаты в виде крупных ветроэнергетических станций (ВЭС). Они состоят из отдельных ветрогенераторов, обладающих большой мощностью и объединенных в единую энергосистему.

Размеры каждого агрегата впечатляют — они имеют более 100 м высоты и размах лопастей от 120 м. Мощность достигает 9 МВт, с каждым годом создаются все более крупные модели. Для прибрежных стран такой вариант является выгодным, а нередко — единственным.

Кроме того, широко ведутся разработки небольших ветрогенераторов, дающих возможность обеспечивать электроэнергией частный дом, усадьбу или отдельную группу потребителей. Использование такого комплекта позволяет самостоятельно обеспечивать свои потребности, не зависеть от поставщиков энергии, а зачастую еще и немного заработать на этом, поставляя излишки энергии в сеть.

Виды ветрогенераторов

Из ныне существующих конструкций ветрогенераторов принято выделять две основные группы:

Соответственно, ось вращения установок первой группы расположена вертикально, а у второй группы она находится в горизонтальной плоскости. Этот принцип разделения отражает наиболее существенную разницу между типами ветряков, имеющими своеобразные признаки, особенности и условия эксплуатации.

По уровню эффективности однозначно лидируют горизонтальные устройства, так как они получают полную энергию потока, приходящуюся на площадь лопастей. Ограничение их количества — вынужденная мера, вызванная необходимостью снижать фронтальную нагрузку на мачту. При больших размерах ветряка давление на крыльчатку, оборудованную большим числом лопастей, превысит допустимые пределы и мачта попросту переломится. Поэтому на крупных промышленных турбинах устанавливают лишь по 3 лопасти.

Кроме того, для горизонтальных устройств является критичным параметром возможность наведения на ветер. Поскольку над земной поверхностью направление воздушных потоков отличается нестабильностью, то ось вращения должна иметь возможность постоянной быстрой корректировки. При этом, для больших устройств эта возможность сильно ограничена, так как они устанавливаются в местах с преобладанием одного направления ветра.

Вертикальные роторы не нуждаются в наведении, поскольку для них направление ветра не имеет значения. При этом, существуют конструкции, нуждающиеся в этой функции. У таких устройств имеется защитный кожух, отсекающий поток, воздействующий на обратные стороны лопастей и создающий противодействующее усилие. Наведение производится путем установки хвостового стабилизатора, представляющего собой вертикальную пластину, расположенную ребром к потоку. Изменение ветра тут же вызывает поворот хвоста, автоматически устанавливающий кожух в нужное положение.

Вертикальные конструкции обладают большим числом видов ротора. Они используются для относительно мелких ВЭУ, способных питать ограниченное количество потребителей.

Большинство самодельных ветрогенераторов имеют вертикальную конструкцию, так как они могут быть установлены на небольшом возвышении и допускают более удобное обслуживание и ремонт. Кроме того, расходы на создание таких устройств намного ниже.

Конструктивные схемы

Все конструкции ветряков созданы на основе нескольких базовых схем. Они основаны на специфике расположения оси вращения или на использовании дополнительных элементов, усиливающих эффективность приема ветровой энергии. Примечательно, что различия существуют только в механической части комплекса, вся электроника совершенно одинакова и соответствует только мощности генератора независимо от типа конструкции турбины.

Для горизонтальных конструкций относительно небольших размеров характерно использование диффузоров — своеобразных воронок, конусообразных приспособлений, улавливающих поток, уплотняющих его и направляющих на лопасти. В результате достигается большая скорость вращения, возрастает выработка энергии при неизменных скоростях ветра. Эта схема используется при эксплуатации летающих ВЭУ (генератор-крыло). Они имеют обширный надувной диффузор, дающий большую площадь захвата потока, уплотняющегося в несколько раз.

Вертикальные конструкции имеют разные варианты конфигурации лопастей. Так, широко известны:

• ротор Дарье
• ротор Савониуса
• ротор Третьякова
• ортогональный устройства
• гиперболоидные конструкции
• гелиоцентрические ВЭУ и т.д.

Сколько всего имеется разработок на сегодняшний день подсчитать сложно, так как разработкой занимаются как профессиональные, так и самодеятельные конструкторы. Причем, наиболее удачные результаты достигаются, как правило, именно независимыми изобретателями. Основной упор делается на достижение максимальной производительности и чувствительности ротора, стабильности вращения и устойчивости к перегрузкам.

Ветрогенераторы: вертикальные против горизонтальных

Споры о превосходстве горизонтальных конструкций над вертикальными (или наоборот) ведутся с первых дней использования ВЭУ для выработки электроэнергии. Аргументами сторон являются, в основном, вопросы эксплуатации, эффективности и мощности устройств. При этом, однозначного определения наилучшего варианта так и не найдено.

Каждое устройство имеет свои достоинства и недостатки, оценить которые можно только при достаточно плотном использовании. На практике каждый владелец ветряка имеет опыт работы с каким-либо одним типом, поэтому необходимой корректности мнений достичь не удается.

Горизонтальные конструкции обладают более высокой эффективностью. Это утверждение не совсем соответствует действительности, потому что оно имеет расчетное происхождение, где рассматривались старые модели роторов (конструкция Савониуса), тестировавшиеся в определенных условиях.

С развитием ветроэнергетики и появлением множества новых, более удачных конструкций, соотношение КПД горизонтальных и вертикальных устройств практически сравнялось. Кроме того, оба вида понемногу поделили между собой нишу — горизонтальные установки преимущественно используются для выработки энергии в промышленных объемах, тогда как вертикальные ВЭУ чаще всего работают на небольших участках и производят небольшое количество электротока.

На сегодняшний день создалась ситуация, при которой вертикальные устройства чаще используются для самостоятельного изготовления, обеспечивают энергией отдельные дома или участки.

Горизонтальные конструкции преимущественно служат для промышленного производства энергии в региональных масштабах.

Конструкции с вертикальной осью вращения

Вертикальные устройства имеют важное преимущество: они не нуждаются в установке на ветер. Это значительно упрощает конструкцию, снижает количество подвижных узлов, что повышает надежность ветряка и продлевает срок службы. Кроме того, для этих устройств не существенно, стабильно направление потока, или нет, поэтому они не нуждаются в установке на высокие опорные конструкции.

Единственная цель разработок, активно ведущихся в области усовершенствования вертикальных ветряков, состоит в увеличении чувствительности конструкции к слабым и неустойчивым ветрам.

Усилие, приложенное потоком ветра к лопастям вертикальных ветряков, имеет более удачный вектор приложения, но в значительной степени компенсируется противодействующим усилием, приложенным к обратным сторонам лопастей.

Установка отсекающих колпаков снижает противодействие, но значительно усиливает фронтальную ветровую нагрузку на конструкцию. Эти причины ограничивают размеры установок и, соответственно, мощность. При этом, для небольших потребителей в пределах частного дома или усадьбы, вертикальные устройства являются оптимальным выбором.

Ветряные генераторы с горизонтальной осью вращения

Горизонтальные ветряки имеют меньше вариантов конструкции, так как принято считать, что они устроены достаточно удачно. При этом, большинство из таких устройств нуждается в наличии двух точек вращения — крыльчатка и узел поворота для установки на ветер. Это усложняет конструкцию, выдвигает к ней повышенные требования по прочности, устойчивости к нагрузкам. Ветряки нуждаются в периодическом обслуживании, что непросто, учитывая высоту подъема над землей.

Конструкция

Промышленные образцы, вырабатывающие большие объемы энергии, в большинстве имеют одинаковую конструкцию, состоящую из высокой мачты, крыльчатки, оборудованной тремя продолговатыми лопастями и комплекта сопутствующей аппаратуры. Установки меньшей мощности устроены подобным образом, но, в дополнение к перечисленному, имеют узел поворота вокруг своей оси и хвостовой стабилизатор, позволяющий автоматически ориентировать крыльчатку по ветру.

Кроме перечисленных узлов горизонтальные ветряки часто оборудуются устройствами защиты от сильного ветра. Шквальные порывы создают скачки напряжения, выводят из строя крыльчатку. Для экстренного торможения используются устройства, отводящие ось крыльчатки от направления ветра при резком увеличении скорости ветра.

Крупные промышленные установки, работающие в составе ВЭС и снабжающие энергией большое количество потребителей, имеют весьма крупные размеры и массу. Это служит аргументом для противников ветроэнергетики, утверждающих, что ВЭУ создают сильную вибрацию, шумят, мерцающая тень приводит к различным психическим расстройствам. В целом, эти особенности имеются, но их наличие не способно вызвать сколько-нибудь серьезные последствия для людей или животных.

Особенности эксплуатации

Работа горизонтальных ветрогенераторов совершается только при наличии ветра, способного заставить лопасти крутиться с определенной скоростью. Когда параметры потока не достигают минимальных значений, устройство бездействует, а питание потребителей производится от аккумуляторных батарей, которые отдают накопленный заряд через инвертор.

Обслуживание и ремонт установок является необходимостью, периодически возникающей при появлении признаков затруднения вращения, падения производительности или иных видимых неполадок. Для обеспечения возможности качественного и быстрого производства работ надо заранее продумать технику демонтажа мачты и опускания механизма вниз на удобную ремонтную площадку.

В обязательном порядке надо оборудовать устройство молниеотводом и создать качественный заземляющий контур. Эти позиции необходимо учитывать в первую очередь тем, кто самостоятельно изготавливает свои ветрогенераторы, чтобы защитить конструкцию и потребители от поражения молнией.

Источник

Ветрогенератор с горизонтальной осью вращения: преимущества и недостатки

Энергия ветра — это одна из доступных форм солнечной энергии. Образование ветров происходит в результате неравномерного прогрева атмосферы солнечным светилом, неровностей земной поверхности и естественного вращения Земли. Направление потоков ветра изменчиво и полностью зависит от рельефа земной поверхности, присутствия водоемов, растительности. Для использования и преобразования благ природы уже много лет люди используют горизонтальные ветрогенераторы. Используя такие установки, человечество преобразует движение воздушных масс в механическую, а затем и в электрическую энергию.

Трехлопастной ветрогенератор с горизонтальной осью вращения

Использование энергии ветра человечеством началось еще много веков тому назад, когда появились первые ветряные мельницы, качающие воду, измельчающие зерно и так далее.

Наиболее распространенной моделью используемых горизонтальных ветрогенераторов является трехлопастный. Закрепив такую установку на устойчивой возвышенной поверхности можно снабдить электричеством как 1 дом, так и небольшое поселение.

Ветровые генераторы: виды и возможности

Продолжая тему возможности обустройства автономного жилья , поговорим о ветрогенераторах.
Сила ветра использовалась как движитель очень давно, однако обычно поток воздуха давал именно движение, перемещение — по морю и даже по суше.

В случае же с ветрогенератором воздействие ветра идет на выработку электричества: кинетическая энергия ветра вращает лопасти ветряка и дает механическую энергию вращения ротора, которая преобразуется в электрический ток.

Поскольку наш канал связан с частным домостроением, мы не будем рассматривать промышленные и коммерческие ветрогенераторы (ветряные электроустановки — ВЭУ), поговорим только о бытовых. Количество вырабатываемой энергии, то есть мощность, рассчитывается по формуле

Таким образом, мощность ветрогенератора напрямую зависит от скорости ветра и габаритов лопастей. Формально чем больше размер ветряка и чем сильнее ветер, тем мощнее будет изделие. Фактически же коэффициент полезного действия устройства обычно не достигает 40% (хорошим считается КПД 35. 38%), а габариты ограничены условиями прочности материала.

Сила ветра и, что тоже важно, постоянство потока очень сильно влияют на эффективность ВЭУ. Если жилье расположено в окружении плотной застройки или посадок, в низине, с крупной преградой на пути преобладающих ветров — большого смысла в установке ветряка не будет.

Бытовые генераторы различаются по:

• положение оси — горизонтальной и вертикальной;
• количеству лопастей. Многолопастные ветряки считаются тихоходными, поскольку скорость вращения снижается с ростом числа лопастей. Оптимальное число лопастей — три;
• типу вращающегося элемента — лопасти, барабан, ротор.

Для бытовых целей чаще всего используются ВЭУ с вертикальной осью, монтируемые на крыше дома или на отдельной мачте. Плюс именно такого механизма в том, что при горизонтальной оси не принципиален угол прихода воздушного потока — лопасти будут вращаться при ветре с любой стороны. Кроме того, высота подъема по отношению к уровню земли для ветрогенератора составляет 8. 12 м.

Для ВЭУ с горизонтальной осью также возможен монтаж на крыше, но поднимать его придется выше и либо использовать устройство поворотного типа, либо мириться с тем, что при определенном направлении ветра механизм будет работать гораздо хуже.

В отличие от водяных колес, о которых шла речь в предыдущей статье и которые вполне можно сделать самостоятельно, реализовывать проекты ветрогенератора своими руками не так-то просто. Необходимо правильно спроектировать форму лопастей или ротора, подобрать комплектующие, смонтировать саму систему. На рынке представлено достаточно моделей от вполне бюджетных до дорогих, позволяющих частично обеспечить свое жилье бесплатной (без учета стоимости оборудования, увы) энергией.

На Алиэкспрессе, например, стоимость простейшего ветрогенератора с тремя или пятью лопастями и мощностью 100. 400 Вт начинается от 230. 260 долларов. Портативные модели, вырабатывающие напряжение 24. 48 В и мощность до киловатта, стоят уже от пятисот долларов, то же касается роторных изделий.

Киловаттные модели с номинальным напряжением 24 или 48 В начинаются уже от 1000 долларов (например, Ветрогенератор Exmork 1.0 кВт, 24 в ). Более эффективные роторные механизмы ( Вертикальный ветрогенератор (VAWT) Aero-Hunter AHV-1000 ) стоят уже 2. 3 тысячи долларов. К ним необходимо приобретать также аккумуляторы и уточнять состав поставки — возможно, помимо аккумулятора отдельно придется купить также инвертор и контроллер.

При выборе конкретной модели стоит обратить внимание на:

• информацию о номинальной (обычно указывается в маркировке) и максимальной мощности;
• допустимом диапазоне скорости ветра и начальной скорости, при которой ВЭУ может начинать работать;
• способе крепления;
• сроке работы.

Ветрогенератор с горизонтальной осью вращения

Горизонтальные ветроустановки, ось вращения которых перпендикулярна потоку ветра, серийно не производятся, так как считаются малоэффективными. Кроме того, их приходится оснащать специальными системами ориентации.

Достоинства горизонтальных ветрогенераторов перед вертикальными заключаются в большей быстроходности и большей вырабатываемой мощности.

Изготовление ветряка: важные моменты

– устройство сравнительно простое. Но перед началом работ важно обратить внимание на ряд моментов:

• высота мачты;
• уровень создаваемого шума;
• электромагнитные помехи.

Следует знать: существует широкий перечень ограничений, связанных с высотой возводимых зданий, сооружений. Например, рядом с аэропортами, мостами, некоторыми иными объектами городской инфраструктуры запрещено устанавливать мачты выше 15 метров. Предварительная юридическая консультация, общение с административными органами помогут избежать вопросов со стороны контролирующих организаций.

Сделанный своими руками ветряк

нередко создает посторонние звуки. Они могут доставлять неудобства – особенно в ночное время. Нередко посторонние звуки служат причиной серьезных конфликтов между соседями. Перед началом эксплуатации желательно измерить уровень шума специальным прибором. Установленные законодательством нормативы:

• менее 70 дБ – днем;
• менее 60 дБ – ночью.

Электрический ток создается движением заряженных частиц обмотки статора. Подобные процессы иногда создают телепомехи. Важно предусмотреть экранирование. Разобраться, как сделать ветряк своими руками

и снабдить его экраном, сравнительно просто.

Разновидности генераторов: преимущества и недостатки

Перед тем как собрать ветрогенератор своими руками

следует изучить преимущества, недостатки разных типов. Наиболее популярны следующие виды:

Среди вертикальных выделяют подкатегории:

• генераторы Савониуса – характеризуются постоянной угловой скоростью (КПД составляет 30%);

• ротор Дарье (простая сборка, но присутствуют сильные вибрации);

• Геликоидный ротор – характеризуется равномерностью вращения вала (благодаря закрученным равномерно лопастям);
• многолопастной ротор – имеет центральную ось, чувствителен даже к небольшому ветру;

• ортогональный – выделяется нестандартным дизайном, вырабатывает энергию при силе ветре 0.7 м/с.

Основные преимущества вертикального типа:

• не требуется настраивать – потоки ветра не играют роли;
• возможна установка ниже 4 метров – обслуживание не доставляет серьезных проблем;
• уровень шума редко превышает 40 дБ.

Единственный минус – сравнительно малый КПД. Причина проста – низкая скорость вращения ротора. Вертикальный ветрогенератор своими руками

собрать, обслуживать несколько проще. Горизонтальные (крыльчатые) – обычно снабжаются несколькими лопастями. Потому вертикальная разновидность отличается большим КПД.

Единственный минус – необходимо постоянно настраивать расположение, определять направление ветрового потока. Подобная особенность несколько снижает производительность. Ветрогенераторы для частного дома своими руками

, изготавливаемые подобным способом, делятся на группы:

• однолопастные – выделяются двигательными оборотами;
• трехлопастные – выгодно отличаются большой производительностью (выработка – 7 мВт);
• многолопастные (до 50 «крыльев») – имеют внушительную инерцию, устанавливаются для обеспечения вращения водяных насосов.

Существуют гибридные модификации. Изготовить самостоятельно, в домашних условиях, подобные затруднительно.

Что такое ветряной генератор?

Ветряк или ветряной генератор представляет собой устройство, установленное на высокой опоре с помощью которой вырабатывается электрический ток. Под действием потока ветра лопасти устройства соединенные с валом генератора, вращаются, приводя в движение ротор. В результате вращения ротора в обмотке статора генератора возникает электрический ток, который по проводам передается в аккумулятор, установленный в специальном помещении.

Лопасти ветряка выполнены с аэродинамическим эффектом, и позволяют вращать вал даже при легком дуновении ветерка, правда скорость вращения не постоянна и выработка тока происходит прерывисто. В аккумуляторе энергия накапливается, стабилизируется и подается потребителям непрерывно, независимо от прерывистости вращения лопастей.

Мощность ветрогенератора

Предварительно нужно рассчитать нагрузку: какая мощность потребуется? Условно потребительские мощности можно разделить на 3 основные категории:

Первый вариант можно изготовить без стабилизирующего элемента выравнивающего напряжение питания. Как базовый компонент больше всего подходит:

• автомобильный генератор;
• двигатель стиральной машины.

Оптимальный выбор – автомобильный статор. На доработку уходит минимум времени. Достаточно перемотать катушку: необходимо большее количество витков. Электродвигатели от стиральных машин нужно снабдить мощными магнитами (используются для возбуждения обмотки). Такой мощности устройства применяются для освещения, подключения электрических водяных насосов.

Установки мощностью 1-3 кВт позволят обеспечить бесперебойную работу бытовой техники: стиральной машины, холодильника. Устройство аналогично менее мощным модификациям. Может также использоваться электродвигатель стиральной машины. Сборка устройства мощностью более 3 кВт требует большого количества деталей. Оптимальный выбор – приобретение готового мощного электродвигателя. Требуется минимальная доработка. По необходимости устанавливается дополнительно стабилизатор тока, трансформатор напряжения.

Выбор ветрогенератора. Ориентировочные цены

При сравнении вариантов рекомендуем вам ориентироваться на ветрогенераторы российского производства, а также качественные установки, выпускаемые в Китае. Они существенно дешевле европейских аналогов.

Цены на вертикальные отечественные ветрогенераторы мощностью 1,5-2,0 кВт находятся в диапазоне от 90 до 110 тысяч рублей. Комплектация при такой цене включает только генератор с лопастями, без мачты и дополнительного оборудования (контроллер, инвертор, кабель, аккумуляторы). Полнокомплектная электростанция вместе с монтажом обойдется дороже на 40-60%.

Стоимость более мощных ветроустановок (3-5 кВт) составляет от 350 до 450 тысяч рублей (с дополнительным оборудованием и монтажными работами).

Какие нужны комплектующие?

Прежде чем приступить к изготовлению ветрогенератора своими руками в домашних условиях

следует подготовить все необходимые детали. Стандартный перечень включает:

• лопасти – бывают разных типов (выбор вида зависит от направления, скорости ветра);
• редуктор – позволяет самостоятельно регулировать скорость вращения вала;
• кожух – экранирует помехи, защитит электронику, иные составные части (влага, насекомые могут повредить устройство);
• аккумулятор – накапливает энергию, устанавливать не обязательно;
• инвертор – трансформирует электрическое напряжение;
• штанга (мачта) – позволяет приподнять лопасти над уровнем земли.

Подбор подходящих перечисленных выше компонентов занимает много времени. Собрать необходимые детали желательно заранее. Хороший выбор – двигатель стиральной машины.

Дополнительно нужно приобрести неодиммовые магниты. Готовый магнитный вал можно купить в магазине (цена колеблется в пределах 2.5-3 тыс. рублей). Стоимость мощных магнитов сопоставима по цене с новым ротором. Возможно, имеет смысл приобрести готовую деталь – сэкономив время, деньги. Самостоятельное изготовление вала, возбуждающего обмотку статора – процедура сложная, требующая много времени, знаний. Требуется выполнить электротехнический расчет, надежно зафиксировать компоненты.

Допущение ошибок приведет к невозможности эффективной работы. Самостоятельная сборка возможна по типовому шаблону. Самостоятельно нарисовать такой невозможно. Можно использовать специализированные чертежные программы. Например, AutoCAD, Compass. Напечатанный шаблон позволит соблюсти геометрию, избежать ошибок.

Двигатель стиральной машины должен быть мощностью от 1.5 кВт. Желательно приобрести неодимовые магниты – 32 штуки размером 0.5-1.2 см диаметром. Фиксация должна выполняться максимально надежно. Например, холодной сваркой или специальным клеем. Обрабатывается поверхностью перед склеиванием – наждачной бумагой. Хорошо подходят двигателя старых советских стиральных машин. Например, модель «Вятка». Подобную бытовую технику сложно отремонтировать. Потому ветряки для дома своими руками

из такой машины — лучшее применение для деталей.

Помимо основных компонентов, клея потребуется инструмент. Перечень включает:

• плоскогубцы;
• дрель, шуруповерт;
• отвертки (шлицевые, крестовые);
• ножницы, канцелярский нож;
• рулетка;
• электрический лобзик;
• клещи для снятия изоляции;
• транспортир;
• маркер – проставлять метки;
• набор сверл, саморезы.

Как рассчитать и подобрать ветрогенератор?

Ветер это не природный газ, качаемый по трубам и не электроэнергия, бесперебойно поступающая по проводам в наш дом. Он капризен и непостоянен. Сегодня ураган срывает крыши и ломает деревья, а завтра сменяется полным штилем. Поэтому перед покупкой или самостоятельным изготовлением ветряка нужно оценить потенциал воздушной энергии в своем районе. Для этого следует определить среднегодовую силу ветра. Эту величину можно узнать в интернете по соответствующему запросу.

Получив вот такую таблицу, находим район своего проживания и смотрим на интенсивность его окраски, сравнивая ее с оценочной шкалой. Если среднегодовая скорость ветра получится меньше 4,0 метров в секунду, то ветряк ставить нет смысла. Он не даст нужного количества энергии.

Если сила ветра достаточна для установки ветряной электростанции, то можно переходить к следующему шагу: подбору мощности генератора.

Если речь идет об автономном энергоснабжении дома, то в расчет берут среднестатистическое потребление электроэнергии 1 семьей. Оно находится в диапазоне от 100 до 300 кВт*ч в месяц. В регионах с низким годовым ветропотенциалом (5-8 м/сек) такое количество электричества способен сгенерировать ветряк мощностью 2-3 кВт. При этом следует учитывать, что зимой средняя скорость ветра выше, поэтому выработка энергии в этот период будет больше, чем летом.

Сборка

Первый этап сборки ветрогенератора для дома своими руками

• демонтируются сердечники ротора асинхронного двигателя, токарным станком срезается слой толщиной 0,2 см;
• каждый сердечник снабжается пазом глубиной 0,5 см;
• после завершения перечисленных этапов устанавливаются неодимовые компоненты – должны располагаться на равном удалении друг от друга.

Дистанция между отдельными магнитами – важный момент. Несоблюдения размеров, расстояния станет причиной снижения мощности. Магниты просто «слипнутся». Чтобы избежать нарушения – следует разместить элементы на предварительно расчерченном листе жести. Крепление выполнятся клеем. Процедура может быть травмоопасной – магниты будут отскакивать, могут ударить мастера. Необходимо надеть защитные очки.

Лопасти

Изготовление лопастей – один из самых сложных этапов. Тип крыла определяется заранее. Использовать можно материалы:

• поливинилхлорид – это канализационные трубы различного диаметра;
• алюминий – прочный, легкий;
• стекловолокно – используется профессионалами.

Сантехнические магазины предлагают широкий выбор ПВХ труб – они отличаются диаметром, длиной, другими параметрами. Лучше подходят оранжевые (хорошо держат форму, прочнее своих серых аналогов). Важное преимущество – низкая стоимость. Такое решение подходит начинающим.

Алюминий – материал прочный, легкий. Используется в авиастроении, идеальное решение. Минусом является высокая стоимость. Обрабатывать подобный материал сложно, требуются специальный инструмент и определенные навыки. Оснастив ветряк алюминиевыми лопастями можно навсегда забыть об обслуживании винта.

Проще всего изготавливаются парусный и роторный винты. Первый состоит из легких изогнутых трубок, закрепленных на центральной пластине. На каждую трубку натягиваются лопасти из прочной ткани. Большая парусность винта требует шарнирного крепления лопастей, чтобы при урагане они складывались и не деформировались.

Парусный винт ветряка

Роторная конструкция ветрового колеса используется для вертикальных генераторов. Она проста в изготовлении и надежна в работе.

Самодельные ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения работают от пропеллерного винта. Домашние умельцы собирают его из труб ПВХ диаметром 160-250 мм. Монтаж лопастей выполняется на круглой стальной пластине с посадочным отверстием для вала генератора.

Конфигурация лопасти из пластиковой трубы

Рекомендации

При сборке ветрогенератора своими руками на 220 В

либо меньшее напряжение нужно учитывать нюансы:

• токопроводящий кабель стоит протянуть внутри трубы-мачты;
• если используется трехфазная система – необходимо установить отдельный инвертор для каждой;
• основание должно быть максимально прочным – хорошим решением станет заливка его бетоном;
• электронику (инверторы, выпрямители, иное) важно закрыть защитным кожухом.

Ветряки – надежные, долговечные устройства. Ежедневный уход, обслуживание не требуется. При верном подходе к подбору элементов, конструированию можно обеспечить весь дом электрической энергией. Существует множество модификаций для домашнего использования. Выбирать следует исходя из бюджета, собственных знаний, умений.

Источник