ветряк своими руками

Как сделать ветрогенератор своими руками: устройство, сборка и выгодно ли?

Ветроэнергетика

Самостоятельная сборка генератора электрической энергии, работающего за счет потоков воздуха, возможна в домашних условиях. Необходимы базовые знания физики, ручной инструмент и некоторые комплектующие. Любой сможет разобраться, как сделать ветрогенератор своими руками.

Изготовление ветряка: важные моменты

Самодельный ветрогенератор – 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:

  • вертикальные;
  • горизонтальные.

Среди вертикальных выделяют подкатегории:

  • генераторы Савониуса – характеризуются постоянной угловой скоростью (КПД составляет 30%);
Ротор Савониуса
  • ротор Дарье (простая сборка, но присутствуют сильные вибрации);
Ротор Дарье
  • Геликоидный ротор – характеризуется равномерностью вращения вала (благодаря закрученным равномерно лопастям);
  • многолопастной ротор – имеет центральную ось, чувствителен даже к небольшому ветру;
Многолопастной ротор
  • ортогональный – выделяется нестандартным дизайном, вырабатывает энергию при силе ветре 0.7 м/с.
ортогональный ротор

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.

Виды ветрогенераторов

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.

Мощность ветрогенератора

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

  • до 1 кВт;
  • 1-3 кВт;
  • более 5 кВт.

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.

Сделать самому или купить?

Стоимость установок генерирования электрического тока напрямую зависит от вырабатываемой мощности. Установка Condor Home, рассчитанная на мощность 9 м/с, вырабатывающая 0.5 кВт, обойдется в 90 тыс. рублей. Модель, вырабатывающая 2 кВт – 150 тыс. рублей. 5 кВт – почти 300 тыс. рублей. Учитывая трудозатраты, стоимость всех компонентов самодельный ветряк обойдется дешевле.

Какие нужны комплектующие?

Прежде чем приступить к изготовлению ветрогенератора своими руками в домашних условиях следует подготовить все необходимые детали. Стандартный перечень включает:

  1. лопасти – бывают разных типов (выбор вида зависит от направления, скорости ветра);
  2. редуктор – позволяет самостоятельно регулировать скорость вращения вала;
  3. кожух – экранирует помехи, защитит электронику, иные составные части (влага, насекомые могут повредить устройство);
  4. аккумулятор – накапливает энергию, устанавливать не обязательно;
  5. инвертор – трансформирует электрическое напряжение;
  6. 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.

Ветрогенератор из 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.

Ветряк для дома своими руками

Помимо основных компонентов, клея потребуется инструмент. Перечень включает:

  1. плоскогубцы;
  2. дрель, шуруповерт;
  3. отвертки (шлицевые, крестовые);
  4. ножницы, канцелярский нож;
  5. рулетка;
  6. электрический лобзик;
  7. клещи для снятия изоляции;
  8. транспортир;
  9. маркер – проставлять метки;
  10. набор сверл, саморезы.

Сборка

Первый этап сборки ветрогенератора для дома своими руками – конструирование каркаса:

  1. демонтируются сердечники ротора асинхронного двигателя, токарным станком срезается слой толщиной 0,2 см;
  2. каждый сердечник снабжается пазом глубиной 0,5 см;
  3. 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.

Сборка ветрогенератора своими руками

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.

Лопасти ветрогенератора

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.

Алюминиевые лопасти ветрогенератора

Стеклоткань – прочный, почти невесомый материал. Обработка его требует большого опыта, навыков. Не подойдет изготавливающим домашний ветрогенератор своими руками впервые. Помимо рулонов стеклоткани потребуется подготовить большое количество эпоксидной смолы. Клей такого типа позволяет закрепить слои. Вырезание лопастей требует формирования матрицы. Она придает будущей лопасти форму.

Домашний ветрогенератор своими руками

Самостоятельно разработать форму лопасти сложно. Требуются познания в аэродинамике, физике, иных науках. Хорошее решение – использовать уже готовые решения. Например, трубы ПВХ диаметром 20 см.

Флюгер

Основа флюгерного типа позволит автоматически регулировать направление. Применяется деревянный брус длиной >60 см. Важно ответственно подойти к выбору древесины. Желательно использовать твердые породы. Например, дуб, лиственницу. Предварительно, перед монтажом, порода должна обрабатываться септиком, другими составами предотвращающими разрушение материала.

Основа служит для крепления:

  • хвоста;
  • генератора (двигателя стиральной машины).
Ветряк из стиральной машины

Укрепить конструкцию можно хомутами, дополнительными брусьями. Нижняя часть используется для крепления фланца. Располагается такой на трубчатом отводе. Если масса флюгера невелика – подойдет мебельный фланец. Штанга весом более 10 кг должны снабжаться сантехническими аналогами. Диаметром более 20 см. Неподалеку от точки крепления требуется сделать отверстие – оно необходимо для прокладки кабеля. Диметр – 10-20 см. Электрический провод позволяет соединить статор с накопителем энергии, потребителем.

Ветрогенератор из стиральной машины

Основание и мачта

После завершения изготовления флюгера можно приступать к сборке опорной мачты. Оптимальная высота для домашнего использования – 6-8 метров. Желательно использовать трубу диаметром больше 5 см. Изготовление опоры – важный этап. Прочность соединений, диаметр влияют на устойчивость. Материал изготовления опоры:

  • толстая листовая фанера – толщиной 2 см;
  • стальной лист нержавейки толщиной 3.5 мм.

При использовании фанеры нужно ориентироваться на диаметр 700 мм. Крепление выполняется болтами. Необходимо сделать каждые 25 мм отверстия диаметром 12 мм. Таким способом выполняется штыревое крепление. Хорошее решение – использовать сантехнические фитинги:

  • фланцы;
  • уголки;
  • фитинги;
  • тройники.
мачта ветрогенератора

Детали обходятся дешево, просто соединяются. Благодаря эффекту шарнира выполняется подъем, спуск мачты. Муфта-тройник – снабжается центральным отводом. Она необходима для крепежа штанги. Можно воспользоваться подшипниками (обеспечивают вращение). Подобная конструкция гораздо сложнее. Требует наличия сварочного инвертора. Если высота более 7 метров – понадобятся растяжки. Они фиксируют конструкцию, позволяют избежать падения.

мачта ветряка

Крепление выполняется хомутами из листового металла. Шарнирное соединение позволяет «положить» мачту, переждать непогоду. После – быстро вернуть в рабочее положение.

Мотор

Хорошее решение – использовать асинхронный двигатель. Большое количество зубов, полюсов будет серьезным преимуществом. Например, мотор 1.5 кВт снабжается 36 зубцами, четырехполюсной обмоткой, тонким проводом.

мотор ветряка

Снизить напряжение до 50 В, поднять силу тока можно путем перемотки проводником большей толщины. 4 полюса заменяются трехфазной 12-ти полюсной обмоткой.

мотор ветряка с обмоткой

Ротор должен быть выточен под высоту имеющихся магнитов. При использовании асинхронного двигателя комфортное решение – неодимовые магниты шайбовидного типа размером 18×10 мм. Избежать залипания можно путем наматывания скотча. Магниты должны заливаться эпоксидной смолой.

мотор ветрогенератора

Построенное на основе асинхронного двигателя «выдает» 50 В, 30 А.

Этапы установки ветрогенератора

Процесс монтажа собранного генератора включает основные этапы:

  • крепление основания;
  • установка мачты.

Поднять мачту проще вдвоем. Особенно если вес штанги составляет несколько десятков килограммов.

ветрогенератор своими руками

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.

Полезные видео

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *