Вітрогенератори для дому своїми руками: підготовчий етап


Що став в останні десятиліття провідним тренд на використання невичерпних джерел енергії торкнулася не тільки фахівців в галузі альтернативної енергетики та енергозбереження, а й звичайних жителів міст, а особливо сіл. Адже зібрати якісний вітрогенератор своїми руками – це в перспективі більш, ніж істотна економія. Підключення до розетки дорожчає практично на очах, адже традиційно використовуються джерела енергії не нескінченні, а потреби людства в електриці ростуть.

Ресурс вітру, Сонця, морських припливів і інших потенційних джерел енергії прямує до нескінченності, в рамках існування нашої планети. Це важлива причина максимально ефективно використовувати подаровані природою багатства, але причина не єдина. Справа в тому, що навіть саморобний вітрогенератор – досить технічно складний пристрій. Зібрати його власноруч, привести в робочий стан і експлуатувати з користю – чимале особисте досягнення, яке підтверджує хороші знання в області техніки, завзятість і схильність до творення.

З іншого боку, створювати вітрогенератори для будинку своїми руками можна і за спрощеною схемою. Багато виробників вітросилових установок випускають якісь конструктори, з яких можна зібрати вітрогенератор з необхідними характеристиками.

Для цього необхідно вивчити поведінку вітрів в місцевості установки апарату і визначитися з необхідними параметрами.

Але вважати такий вітрогенератор саморобним можна лише з великою умовністю.

Кілька слів про вітрогенератори

Перш, ніж поговорити про види вітросилових установок, їх переваги та недоліки, необхідно прийти до розуміння обмеженості можливостей цих пристроїв. Чим могутніше установка, тим вона складніше, масивніше, дорожче.

Вироблення електроенергії вітрогенератор

Зрозуміле бажання зробити своїми руками вітрогенератор для будинку з потужністю, необхідної для повного забезпечення енергонезалежності будинку.

Але для того, щоб вистачило електроенергії на освітлення будинку і подвір’я, на роботу навіть невеликої кількості електроприладів, потрібен джерело потужністю кілька кіловат.

Наприклад, навіть досить скромний пилосос вимагає 1-1,5 кВт, не кажучи вже про всю сукупність звичної в побуті електротехніки.

Але існує залежність: чим більше потужність вітросилової установки, тим більше складних розрахунків вона вимагає, тим складніше обладнання для виготовлення, дорожче матеріали. Можливості одну людину занадто скромні, щоб впоратися з такими вимогами.

Тому, прагнути спорудити занадто складний вітрогенератор своїми руками не варто. Якщо є потреба в потужному агрегаті, краще купити те, що виробляє промисловість, хоч це і дорого.

Принцип роботи та умови для роботи, основні поняття

Перед тим, як зробити вітрогенератор своїми руками, потрібно вивчити його принцип дії і конструкцію. Проста вітросилових установка складається з вітрового колеса (пропелера, ротора і т.п.), генератора, інвертора (перетворювача напруги), багатофункціонального контролера і набору акумуляторних батарей. Це спрощена конструкція, але достатня для розуміння суті роботи установки.

Принцип роботи вітрогенератора

Сили, що змушують вітрове колесо обертатися, можна умовно розділити на три види. Підйомна і імпульсна працюють на обертання, що гальмує, відповідно, в протилежному напрямку. Перші дві більше другий, пропелер крутиться, кількість його оборотів в хвилину залежить від швидкості вітру.

Вітрове колесо обертає ротор генератора, створюється змінний струм, що йде на зарядку акумуляторної батареї через контролер, а через інвертор, що перетворює його струм напругою 220V та 50 Гц – на харчування електроприладів.

Робота саморобного вітрогенератора залежить від характеристик вітру на ділянці, де він буде встановлюватися. Цей показник, точніше, показники, настільки важливі, що для облаштування вітрової електростанції або для установки промислової вітросилової установки фахівці детально вивчають поведінку вітру на даній території не менше, ніж рік. Така увага до вітру виправдано, промислові вітрогенератори дуже дороги, встановлювати їх потрібно тільки там, де вони дадуть відповідний ефект.

Вітрогенератор своїми руками

Коефіцієнт корисної дії, яким володіє саморобний вітрогенератор, та й промисловий, для даного випадку називається коефіцієнтом використання енергії вітру, або ж КВЕВ.

При спрощеній моделі розрахунків він рівний коефіцієнту корисної дії ротора вітрогенератора.

робимо статор

Тихохідний вітрогенератор – це пристрій, в якому лінійна швидкість країв вітрового колеса перевищує швидкість вітру всього в кілька разів. Знову ж, швидкохідний той – у якого швидкість країв пропелера більше швидкості вітру, наприклад, в двадцять разів. Тихохідність і швидкохідні вітрогенератора – поняття дуже відносні, і залежать як від кількості оборотів, так і від діаметра вітрового колеса. Невелике коліщатко з величезною кількістю оборотів в хвилину є тихохідним, якщо діаметр пропелера невеликий. А промисловий вітрогенератор, який за хвилину не встигає навіть десять разів обернутися навколо своєї осі, дуже швидкохідний, через великого діаметра вітрового колеса, точніше – пропелера.

Як зробити вітрогенератор, що не забираючись в нетрі теорії і непрохідні джунглі реалізації? Да просто. Треба розуміти межі своєї компетентності і межі можливостей гаражного технічної творчості.

Види вітрогенераторів, вибір параметрів

Щоб повністю розібратися, як конструюється вітрогенератор, не завадить загальне уявлення про види вітросилових установок. Найважливіший спосіб класифікації таких установок для майстра-аматора – це розташування осі обертання вітрового колеса. Тут виду всього два. Якщо вісь обертання розташована вертикально, на ній можна спорудити роторний вітрогенератор, один з варіантів якого – популярний у любителів ротор Савоніуса, та й ротор Дорньє теж.

Конструкція вертикального вітрогенератора Савоніуса

Саморобний генератор для вітряка на 12 неодімових магнітів

В регіонах, де швидкість вітру перевищує 5 кілометрів в секунду, вибір багатшими і потенційні потужності більше. Пристрій зможе дати від 0,5 до 1,5 кіловата потужності без особливих проблем. Але навіть в таких районах, коли потрібно енерговіддача вище, варто придбати пристрій промислового виробництва, будь то вітрильник або дорогий вітряк з горизонтальним розташуванням вітрового колеса.

Який великий б не була сила вітру і конструкція колеса, все ж серце приладу – це генератор. Тобто прилад, безпосередньо перетворює механічну енергію в електричну. До нього є досить багато вимог, якщо мається на увазі ефективна і довготривала робота.

Саморобний вітрогенератор для будинку буде добре працювати, якщо його функціонування передбачено в значному діапазоні швидкості обертання і він здатний самозапускающійся, не вимагаючи застосування зовнішніх джерел живлення. Якщо для розкрутки потрібно стороннє зусилля, складність конструкції для домашнього застосування невиправдано підвищується.

Генератори на феритових або сталевих магнітах здатні потягнути установку, що виробляє менше одного кіловата електроенергії на годину. У той же час, вітрогенератори на неодімових магнітах здатні виробляти до п’яти кіловат електроенергії.

Саморобний вітряк з аксіальним генератором на неодімових магнітах


























Саморобні вітрогенератори своїми руками прийнято робити із застосуванням автомобільних генераторів. Саме автомобільний генератор змінного струму з випрямлячем – найбільш підходяще пристрій для збирання вітросилових установок потужністю від 0,1 до 2 кВт.

Він тримає при досить широкому діапазоні швидкостей вихідна напруга в межах від 11 до 15 вольт, не вимагаючи застосування складних і дорогих стабілізаторів.

І мінімум спрацьовування відбувається при 1,4 В на обмотці.

Багато автомобільні генератори не вимагають застосування зубчастої або пасової передачі для з’єднання з валом швидкохідного вітрового двигуна при підборі кількості оборотів за хвилину кількістю ж лопатей. Як відомо, чим більше кількість лопатей пропелера, тим менше у нього швидкість.

Проте, генератор з асинхронного двигуна – не найкращий вибір. Фахівці відзначають, що такий генератор загальмує задовго до падіння швидкості вітру до МРС, і запустити його буде непросто.

Розрахунки вітрогенератора здійснюються на чітко визначену описаних вище параметрів, як то МРС, МДС, КВЕВ, так і з необхідних розробником характеристик. Йдеться про потужності, тихохідність і швидкохідності, тощо. У кожному конкретному випадку розрахунок має індивідуальні особливості, враховує безліч факторів. У виконанні майстра-аматора такий розрахунок буде мати досить приблизну точність.

Але і вимоги до саморобної вітросилової установці не такі жорсткі, як до пристрою, виготовленого промисловим способом.

питання безпеки

Вітросилових установка – пристрій досить небезпечне, через гранично великих навантажень, які вона витримує. Саморобний вертикальний вітрогенератор може бути набагато небезпечніше промислового, так як одна людина не в змозі розрахувати всі параметри безпеки і дотримуватись вимог галузевих нормативів.

Деякі частини вітрового колеса в змозі досягти швидкості 150 м / с, і якщо воно розлетиться на частини від навантаження, оскільки будуть по вбивчу силу такими ж, як кулі, випущені з бойової зброї. Не менш небезпечні і лопаті пропелера під час руху.

Вітряки з горизонтальною віссю обертання

Вітрогенератор – штука галаслива, та ще й видає інфразвук, а це вже небезпечно для здоров’я. Нормативи мусять знаходитись пристрій на значній відстані від житла, і вже точно не на даху будинку. Навіть щодо малопотужна установка в стані порушити цілісність стіни при сильному вітрі.

Ссылка на основную публикацию