Содержимое
Иметь свой ветрогенератор очень выгодно. Во-первых, человек получает бесплатную электроэнергию. Во-вторых, электричество можно добыть в удаленных от цивилизации местах, где не проходит ЛЭП. Ветряк представляет собой устройство, предназначенное для генерирования кинетической энергии ветра. Многие умельцы научились собирать вертикальный ветрогенератор своими руками, а как это делается мы сейчас и узнаем.
Устройство и разновидности ветряков
Ветрогенераторы имеют много названий, но правильней их обозначить как ветровая электростанция. Состоит ВЭС из электрооборудования и механического сооружения – ветряка, которые связаны между собой в единую систему. Электроустановка помогает превратить ветер в источник энергии.
Разновидностей ветрогенераторов много, но по расположению рабочей оси их условно разделяют на две группы:
- Ветряки с горизонтальной осью вращения являются самыми распространенными. Электроустановка отличается высоким КПД. Кроме того, сам механизм лучше противостоит ураганам, а при слабом ветре запуск ротора происходит быстрее. У горизонтальных ветрогенераторов проще регулируется мощность.
- Ветряки с вертикальной осью вращения способны работать даже при слабой скорости ветра. Турбины не шумят и проще в изготовлении, поэтому чаще всего их устанавливают умельцы в своем дворе. Однако особенность конструкции вертикального ветряка позволяет его устанавливать только низко от земли. Из-за этого сильно снижается КПД электроустановки.
Различаются ветрогенераторы по типу рабочего колеса:
- Пропеллерные или крыльчатые модели оснащены лопастями, которые по отношению к рабочему горизонтальному валу стоят перпендикулярно.
- Карусельные модели еще называют роторными. Они характерны для вертикальных ветряков.
- Барабанные модели аналогично имеют вертикальную рабочую ось.
Для генерирования кинетической энергии ветра в промышленных масштабах обычно используют пропеллерные ветрогенераторы. Модели барабанного и карусельного типа отличаются большими габаритами, а также менее эффективным устройством механизма.
Все ветряки могут комплектоваться мультипликатором. Этот редуктор во время работы создает много шума. В домашних ветряках мультипликаторы обычно не используют.
Принцип работы ветряка
Стоит отметить, что принцип работы ветрогенератора одинаков, независимо от его конструкции и внешнего вида. Генерирование энергии начинается с момента вращения лопастей ветряка. В это время между ротором и статором генератора создается магнитное поле. Оно и служит источником энергии, вырабатывающим электричество.
Итак, как мы выяснили, ветрогенератор состоит из двух основных частей: вращающегося механизма с лопастями и генератора. Теперь о работе мультипликатора. Этот редуктор устанавливают на ветряк, чтобы увеличить обороты рабочего вала.
Во время вращения ротора генератора вырабатывается переменный ток, то есть, выходит три фазы. Сгенерированная энергия попадает на контроллер, а от него идет к аккумулятору. В этой цепочке стоит еще один важный прибор – инвертор. Он преобразовывает ток до стабильных параметров и подает через сеть потребителю.
Ветряк industrial craft 2
В сфере ветроэнергетики большую известность имеет кинетический ветрогенератор industrial craft 2, имеющий модифицированный блок для генерирования энергии ветра. Для расчета мощности электроустановки сумму скоростей его рабочих органов умножают на значение 0,1. Размер рабочей области обусловлен габаритами ротора. Во время вращения он вырабатывает кинетическую kU, а не электрическую EU энергию.
Вращение лопастей зависит от порывов ветра. Самая оптимальная скорость наблюдается на высоте 160–162 м. Гроза увеличивает скорость ветра на 50%, а простой дождь – до 20%.
Роторы ветрогенератора industrial craft 2 различаются габаритами и материалом лопастей, а также предельными показателями силы ветра, при которых они способны работать:
- деревянный ротор с лопастями 5х5 рассчитан на диапазон скоростей ветра от 10 до 60 MCW;
железный ротор с лопастями 7х7 рассчитан на диапазон скоростей – от 14 до 75 MCW; - стальной ротор с лопастями 9х9 рассчитан на диапазон скоростей потока воздуха от 17 до 90 MCW;
- углеволоконный ротор с лопастями 11х11 рассчитан на диапазон скоростей потока воздуха от 20 до 110 MCW.
Кинетические ветрогенераторы industrial craft 2 не ставят близко на одном уровне спиной друг к другу.
Самостоятельное изготовление вертикального ветрогенератора
В самостоятельном изготовлении ветряк с вертикальным валом самый простой. Лопасти изготавливают с любого материала, главное, чтобы он был устойчив к влаге и солнцу, а также был легкий. Для лопастей домашнего ветрогенератора можно использовать ПВХ трубу, применяемую при строительстве канализации. Этот материал отвечает всем вышеперечисленным требованиям. Из пластика вырезают четыре лопасти высотой 70 см, плюс две таких же делают из оцинковки. Жестяным элементам придают форму полукруга, после чего фиксируют с обеих сторон трубы. Остальные лопасти крепят на одинаковом расстоянии по кругу. Радиус вращения такого ветряка будет составлять 69 см.
Следующий этап – сборка ротора. Здесь понадобятся магниты. Сначала берут два ферритовых диска диаметром 23 см. С помощью клея шесть неодимовых магнитов крепят на один диск. При диаметре магнита 165 см между ними образуют угол 60о. Если эти элементы меньшего размера, то их количество увеличивают. Приклеивают магниты не просто, как попало, а меняют поочередно полярность. На второй диск по аналогичной схеме крепят ферритовые магниты. Всю конструкцию обильно заливают клеем.
Самое сложное – это изготовление статора. Нужно найти медный провод толщиной 1 мм и из него сделать девять катушек. Каждый элемент должен содержать ровно по 60 витков. Далее, из готовых катушек собирают электрическую схему статора. Все их девять штук выкладывают по кругу. Сначала соединяют концы первой и четвертой катушки. Далее, соединяют второй свободный конец четвертой с выходом седьмой катушки. В итоге получился элемент одной фазы из трех катушек. Схему второй фазы собирают со следующих по очередности трех катушек, начиная со второго элемента. Последней собирают точно так же третью фазу, начиная с третьей катушки.
Для крепления схемы, из фанеры вырезают форму. На нее сверху кладут стеклоткань, а по ней раскладывают схему из девяти катушек. Все это заливают клеем, после чего оставляют до полного застывания. Не ранее, чем через сутки ротор со статором можно соединять. Сначала кладут ротор магнитами вверх, на нем располагают статор, а сверху укладывают второй диск магнитами вниз. Принцип соединения можно увидеть на фото.
Теперь настало время собрать ветрогенератор. Вся его схема будет состоять из рабочего колеса с лопастями, аккумулятора и инвертора. Для увеличения крутящего момента желательно установить редуктор. Работы по монтажу имеют следующий порядок:
- Из стального уголка, труб или профиля сваривают прочную мачту. По высоте она должна поднять рабочее колесо с лопастями выше конька крыши.
- Под мачту заливают фундамент. Обязательно делают армирование и предусматривают выступающие из бетона анкерные крепления.
- Далее, на мачту фиксируют рабочее колесо с генератором.
- После установки мачты на фундамент выполняют ее крепление к анкерам, после чего усиливают стальными растяжками. Для этих целей подойдет трос или стальной прут толщиной 10–12 мм.
Когда механическая часть ветрогенератора готова, начинают собирать электрическую схему. Генератор на выходе даст трехфазный ток. Для получения постоянного напряжения в схему ставят выпрямитель из диодов. Контроль зарядки аккумулятора осуществляется через автомобильное реле. Заканчивает цепочку схемы инвертор, из которого выходит в домашнюю сеть требуемые 220 вольт.
Выходная мощность такого ветрогенератора зависит от скорости ветра. Например, при 5 м/с электроустановка выдаст около 15 Вт, а при 18 м/с можно получить на выходе до 163 Вт. Чтобы повысить производительность, мачту ветряка удлиняют до 26 м. На такой высоте скорость ветра на 30% больше, а, значит, электричества получится примерно в полтора раза больше.
На видео показана сборка генератора для ветряка:
Сборка ветрогенератора – дело сложное. Нужно знать основы электротехники, уметь читать схемы и пользоваться паяльником.
