Вятърна турбина с вертикална ос със собствените си ръце: как да изградите вятърна турбина с вертикална ос

Възобновяеми, екологични, зелени

Може би не е нужно да ви напомням, че новото е добре забравено старо. Хората отдавна са се научили да използват силата на реката и скоростта на вятъра, за да генерират механична енергия. Слънцето загрява водата, задвижва автомобилите и космическите кораби. Още през Средновековието колелата, поставени в коритата на потоци и малки реки, снабдяват полетата с вода. Една вятърна мелница може да снабдява с брашно няколко околни села.

В момента се интересуваме от един прост въпрос: как да осигурим на дома си евтина светлина и топлина, как да си направим вятърна мелница със собствените си ръце? 5 kW или малко по-малко, най-важното е да можете да снабдявате жилището си с електроенергия, за да работят уредите ви.

Интересно е, че съществува глобална класификация на сградите в зависимост от тяхната ресурсна ефективност:

• конвенционални, построени преди 1980-1995 г;
• Сгради с ниска и свръхниска консумация на енергия - до 45-90 kWh за kWh/m;
• пасивен и енергийно независим, като получава електроенергия от възобновяеми източници (например, инсталирането на ротационна вятърна турбина (5 kW) със собствените си ръце или система от слънчеви панели може да реши този проблем);
• енергийно активни сгради, които произвеждат повече електроенергия, отколкото им е необходима, и получават пари, като я отдават чрез мрежата на други потребители.

Оказва се, че с времето домашните министанции, инсталирани на покривите и в задните дворове, могат да се конкурират с големите доставчици на електроенергия. А правителствата на различните страни по всякакъв начин насърчават създаването и активното използване на алтернативни източници на енергия.

Как да си направим вятърен генератор със собствените си ръце на 220V?

Да се осигури на частен дом постоянен поток от електроенергия при средна скорост на вятъра от 4 m/s:

• 0,15-0,2 kW, които отиват за основни нужди;
• 1-5 kW за електрическо оборудване;
• 20 kW за цялата къща с отопление.

Домашен модел

Трябва да се има предвид, че вятърът не духа винаги, така че собствената ви домашна вятърна турбина трябва да бъде снабдена с акумулаторна батерия с контролер на заряда и инвертор, към който се свързват уредите.

За всеки модел импровизирана вятърна турбина са необходими основните елементи:

• ротор - частта, която се върти от вятъра;
• остриета, обикновено изработени от дърво или лек метал;
• генератор, който преобразува енергията на вятъра в електричество;
• опашката, за да се определи посоката на въздушния поток (за хоризонталната версия);
• хоризонтална летва за закрепване на генератора, опашката и турбината;
• Матча;
• свързващ проводник и панел.

Възможно е тази схема да се използва за сглобяване

Таблото за управление ще включва батерия, контролер и инвертор. Нека разгледаме два начина за изработване на вятърен генератор със собствените си ръце.

Монтиране на генератор върху рамка

Когато се използва по предназначение, моторът на велосипеда работи при значителни натоварвания. Параметрите на здравината на двигателя отговарят на условията за използване на продукта като импровизиран генератор на вятърна турбина. Валът на генератора се завинтва към 10 мм рамка от алуминиева сплав, която се изработва ръчно. Рамката е закрепена с болтове към рамата.

Размерите на рамката и разположението на отворите се определят от размерите на избрания алтернатор. За рамката се избира участък от канал с дебелина на напречното сечение 6-10 mm. Размерите на рамката зависят от размера на въртящото се устройство.

Основни елементи на строителството

Въпреки голямото разнообразие от вятърни турбини и начини на производство, всички те се състоят от едни и същи конструктивни елементи.

Вятърно колело

Лопатките се считат за един от най-важните елементи на вятърната турбина. Тяхната конструкция влияе върху работата на други части на генератора. За производството на остриетата се използват различни материали.

Дължината на острието трябва да се изчисли преди изработката. Ако ще се използва тръба, тя трябва да е с диаметър най-малко 20 cm, а планираната дължина на острието да е 1 метър. След това тръбата се разрязва на 4 части с помощта на прободен трион. От едната част се изработва шаблон, по който се изрязват останалите остриета. След това те се сглобяват върху общ диск и цялата конструкция се закрепва към вала на генератора. Сглобеното ветрило трябва да се балансира. Това балансиране трябва да се извършва в защитено от вятър помещение. Ако операцията е извършена правилно, колелото няма да се завърти от само себе си. Ако остриетата се въртят спонтанно, те ще бъдат заточени, докато цялата структура се балансира. Накрая се проверява точността на въртене на лопатките. Те трябва да се въртят в една и съща равнина, без да се разминават. Допустимата грешка е 2 mm.

Мачта

Следващият елемент от конструкцията на вятърната турбина е мачтата. Най-често се прави от стара водопроводна тръба, чийто диаметър не трябва да е по-голям от 15 см, а дължината - до 7 метра. Ако в радиус от 30 метра от планираното място за монтаж има постройки или сгради, височината на мачтата се увеличава.

За да се гарантира, че цялата инсталация работи възможно най-ефективно, колелото с лопатките трябва да бъде издигнато поне на 1 метър над околните препятствия. След като се монтира, основата на мачтата и колчетата за закрепване на коловете се заливат с бетон. Като дистанционно въже се препоръчва поцинковано въже с диаметър 6 mm.

Генератор

За вятърната турбина може да се използва всеки генератор, произведен от превозно средство, за предпочитане с по-голяма мощност. Всички те са с еднаква конструкция и се нуждаят от модификация. Подобно преобразуване на автомобилен генератор във вятърна турбина включва пренавиване на статорния проводник и изработване на ротора с помощта на неодимови магнити. За да се закрепят надеждно, в полюсите на ротора трябва да се пробият отвори. Магнитите се монтират чрез редуване на полюсите. Самият ротор се увива в хартия, а кухините, образувани между магнитите, се запълват с епоксидна смола.

В процеса на залепване на магнитите трябва да се спазва полярността на магнитите. Затова роторът е свързан към източник на енергия. Включеният ротор създава магнитно поле и всеки магнит се залепва на мястото си със страната, която е привлечена.

За свързване на ротора може да се използва всяко 12-волтово захранване с ток от 1 до 3 ампера. Връзката е направена така, че подвижният пръстен, който е по-близо до кътниците, е минусовата страна, а положителната страна е по-близо до края на ротора. Магнитите, разположени в пролуките на ротора или на куките, предизвикват самовъзбуждане на генератора и това се счита за тяхната основна функция.

В самото начало на въртенето на ротора магнитите започват да възбуждат тока в генератора, който също влиза в намотката, предизвиквайки увеличаване на магнитното поле на кътниците. В резултат на това генераторът излъчва ток с още по-голяма големина. Създава се своеобразен цикъл на тока, при който генераторът се възбужда и захранва своя ротор, върху който са монтирани електромагнитните полюси. Сглобеният генератор трябва да се тества и да се измери изходната мощност. Ако устройството излъчва приблизително 30 волта при 300 оборота, това се счита за нормален резултат.

Вятърният генератор като източник на електроенергия

Тарифите за комунални услуги се повишават поне веднъж годишно. А ако се вгледате внимателно, през някои години цената на една и съща електроенергия се удвоява - цифрите в платежните документи растат като гъби след дъжд. Естествено, всичко това се отразява на джобовете на потребителите, чиито доходи не бележат такъв стабилен ръст. А реалните доходи, както показват статистическите данни, бележат тенденция към намаляване.

Не толкова отдавна беше възможно да се борим с нарастването на тарифите за електроенергия по един прост, но незаконен начин - с помощта на неодимов магнит. Този продукт ще бъде прикрепен към корпуса на разходомера, в резултат на което той ще спре. Но силно ви препоръчваме да не използвате този метод - той не е безопасен, незаконен е и глобата при залавяне ще бъде толкова висока, че няма да е голям проблем.

Схемата беше чудесна, но по-късно спря да работи по следните причини:

Увеличаващият се брой на проверките започва да идентифицира недобросъвестни собственици в голям мащаб.

• Увеличиха се проверките по домовете - представители на регулаторните органи обикалят от врата на врата;
• Върху измервателните уреди са поставени специални стикери - магнитното поле ги кара да потъмнеят и да разкрият нарушителя;
• Измервателните уреди са станали устойчиви на магнитни полета - инсталират се електронни измервателни уреди.

Затова хората започнаха да се ориентират към алтернативни източници на електроенергия, като например вятърни турбини. Друг начин за разкриване на крадците на електроенергия е да се провери нивото на намагнитване на електромера, което лесно може да установи кражбата.

Друг начин за разкриване на крадците на електроенергия е да се направи тест за намагнитване на електромера, който лесно идентифицира кражбата.

Вятърните турбини за дома стават все по-разпространени в районите, където вятърът духа често. Вятърният генератор използва енергията на вятърните течения за генериране на електроенергия. За тази цел те са оборудвани с лопатки, които задвижват роторите на генераторите. Получената електроенергия се преобразува в постоянен ток и след това се предава на потребителите или се съхранява в батерии.

Вятърните турбини за частни домове, както собственоръчно направени, така и фабрично построени, могат да бъдат основен или спомагателен източник на електроенергия. Типичен пример за това е спомагателният източник, който загрява водата в бойлера или захранва домашното осветление с ниско напрежение, докато останалите домакински уреди се захранват от основната електрическа мрежа. Възможно е да работи като основен източник на електроенергия и в домове, които не са свързани към електрическата мрежа. Тук те се захранват:

• Полилеи и осветителни тела;
• Големи домакински уреди;
• Отоплителни уреди и много други.

Следователно, за да отоплявате дома си, трябва да построите или да закупите вятърна електроцентрала с мощност 10 kW - това би трябвало да е достатъчно за всичките ви нужди.

Вятърната електроцентрала може да захранва конвенционални уреди, както и уреди с ниско напрежение - те работят с 12 или 24 волта. 220-волтовият вятърен генератор се основава на схема, използваща инверторни преобразуватели със съхранение на енергия в батерии. Вятърните генератори за 12, 24 или 36 волта са по-прости: те използват по-прости контролери за зареждане на батерията със стабилизатори.

Генериращо устройство

Използваният генератор е електрически мотор за велосипед с мощност 24 V и 250 W. Такъв продукт на цена между 5 и 15 хил. рубли може лесно да се поръча по интернет.

Таблица 2. технически технически спецификации на велосипедния двигател от 250 W

Съединителят се закрепва с болтове към корпуса на двигателя през монтажните отвори на спиците. Напълно възможно е да се намери алтернатор на по-адекватна цена, като например двигател с възбуждане от постоянни магнити от лентово устройство на електронен компютър. Параметрите на устройството са 300 W, 36 V, 1600 оборота в минута.

Генератори с необходимите характеристики могат да бъдат изработени ръчно от автомобилен агрегат със същото предназначение. Статорът не е модифициран, а роторът е оборудван с неодимови магнити. Отзивите на занаятчиите за такива преобразувания на генератори са положителни.

Примери за самоделни генератори

Всяка вятърна турбина се сглобява от три основни елемента:

• Генераторът за вятърната турбина е взет от стар автомобил, уреди. При липса на машинни части вятърният генератор се изработва собственоръчно от асинхронен двигател.
• Мачта, чийто размер зависи от мощността на вятърната турбина.
• Витло, монтирано директно на генератора или задържано на място с помощта на ремъчен механизъм.

За да направите ефективна вятърна турбина със собствените си ръце, ще ви трябват помощни части:

• Акумулаторна батерия, която служи като резервоар за съхранение на енергия.
• Контролер и инвертор за преобразуване на различните видове ток.
• Автоматичен превключвател за захранване за непрекъснато захранване.

Витло

Витлото е предназначено да осигурява тяга. Това е въздушно витло, състоящо се от лопатки и главина, която ги свързва с вала на двигателя.

За да се създаде работещо витло, се вземат предвид 3 условия:

• мощност на двигателя;
• диаметър на работното колело;
• скорост на въртене.

Диаметър диаметър на лопатките на вятърната турбина се изчислява въз основа на необходимата мощност от таблица или с помощта на онлайн калкулатор.

Генератор

Широко се използват достъпни вятърни турбини, изработени от автомобили. Но те отстъпват на компактните асинхронни двигатели, направени на ръка с неодимови магнити. Тази конструкция се сглобява от нулата, като намотките се произвеждат или роторът се препроектира.

Двигателят на машината трябва да се преработи.

Електрическите двигатели от промишлени инсталации, вентилатори и машини са подходящи. За вятърна турбина с ниска мощност от отвертка са необходими няколко допълнителни части, като основното условие за работата ѝ е диаметърът на лопатките да бъде 1,5-3 метра.

Като разновидност на миниатюрната алтернативна преносима електрическа инсталация може лесно да се направи от принтер със стъпков двигател. Такова устройство ще ви помогне да зареждате телефона си, когато сте далеч от дома.

Мачта

Изборът на типа зависи от финансовите и техническите възможности на собственика. На един от видовете мачти е монтирана самоделна електроцентрала:

• удължаваща мачта;
• заварени;
• конични;
• хидравлични.

Към тръбите с малък диаметър прикрепете стоманени кабелни връзки на едно и също или на различни нива. Ъгли, канали, вкопани или бетонирани, са подходящи за колове. Тежките и високи подпори изискват солидна основа с анкери, излети на място. При малък капацитет на генератора до 1 kW и лека конструкция въпросът за здравината не е от значение.

Хоризонталните вятърни турбини не могат да се поставят на покрива поради разпространението на шум и вибрации.

Остриета

Енергийната мощност на самоделна вятърна турбина се влияе от броя, формата, теглото и материала на крилата. По-евтино е да си направите сами лопатки за вятърни турбини от наличните материали. Източниците обикновено са пластмаса, метал и дърво.

Най-простите са изработени от пластмасови бутилки, домакински охладител, но не са издръжливи. За по-евтин вариант са подходящи PVC тръби, изрязани по схема.

Алуминиевите плочи ще издържат по-дълго. За да се получи обтекаема форма и правилна извивка, е желателно металната част да се обработва на валцов стан.

Занаятчиите може да се интересуват от остриета от фибростъкло. Те изискват плат от фибростъкло, епоксидно лепило и дървена матрица за моделиране. Такъв дизайн е подходящ за изработване със собствените ви ръце на ветрогенератор или ветроходна лодка.

Как да си направим вятърна турбина или платноходка

Мачта

Преди да поставите цялата конструкция, изсипете триточков фундамент с подходящ размер, като вземете предвид нюансите на климата и почвата. Мачтата с вятърна турбина трябва да се построи, след като бетонът е достигнал максималната си якост (една седмица). По-малко надежден вариант - заравяме мачтата в земята на половин метър и използваме ремъци.

Ротор

След това трябва да се изработи роторът и да се преработи ремъчната шайба (фрикционно колело с обръч или жлеб по периферията, което предава движението на задвижващия ремък или въже) на генератора. Диаметърът на ротора се избира въз основа на средната годишна скорост на вятъра. При скорости до 6-7 m/s ефективността на ротор с дължина 5 m е по-голяма от тази на ротор с дължина 4 m.

Остриета

Разделете цевта на 4 равни части с помощта на рулетка и маркер, след което изрежете бъдещите остриета с ножица за метал или с нож за рязане на болтове. След това го закрепваме към генератора с болтове към ролката и дъното. Необходимо е местата за болтовете да се измерят много точно, за да не възникнат по-късно проблеми с регулирането на въртенето. Необходимо е да се разгънат лопатките на барабана, но в разумни граници, за да се избегнат силни пориви на вятъра.

Свързване на

Свързваме жиците към генератора и сглобяваме веригата в доша. Прикрепете генератора към мачтата, а кабелите - към мачтата и генератора. След това свържете алтернатора във веригата и свържете акумулатора във веригата (кабелите не трябва да са по-дълги от един метър). Свържете товара с проводници (със сечение до 2,5 kV). По желание може да се инсталира инвертор 12-220V за 700-1000 W. Скоростта на въртене на вятърния генератор се определя чрез огъване на лопатките.

Цялото устройство се сглобява за 4-5 часа. Един вятърен турбогенератор от този тип е достатъчен, за да задоволи всички енергийни нужди на селска къща или вила.

Увеличено производство на електроенергия

Моля, имайте предвид, че увеличаването на височината на мачтата до 18-26 м увеличава средната годишна скорост на вятъра с 15-30%. Енергийната мощност се увеличава от 1,3 до 1,5 пъти. Тази техника се използва при скорост на вятъра под 4 m/s. Високата мачта елиминира влиянието на дърветата и сградите.

Диаметърът на ротора се избира в зависимост от средната годишна скорост на вятъра. Всъщност при скорост до 6-7 m/s ротор с дължина 3 m е по-голям от ротор с дължина 2 m. При стандартна средногодишна скорост мощността се изравнява.

Такъв вятърен турбогенератор е достатъчен за пълното захранване на селска къща или вила.

Предимства и принцип на работа на вятърните турбини

Модерният вертикален генератор е един от алтернативните варианти за използване на енергия в дома. Устройството може да преобразува поривите на вятъра в енергиен ресурс. За да работи правилно, той не се нуждае от допълнителни устройства за определяне на посоката на вятъра.

Ротационният вятърен генератор е много лесен за направа със собствените ви ръце. Разбира се, той няма да може да поеме изцяло енергийното обезпечаване на частни обемисти вили, но ще се справи перфектно с осветлението на стопански постройки, градински пътеки и дворни пространства

Устройството от вертикален тип работи на малка височина. За работата му не са необходими различни устройства, което осигурява безопасно изпълнение на ремонтни дейности и поддръжка на голяма височина.

Минималният брой движещи се части прави вятърната турбина по-надеждна и стабилна в експлоатационно отношение. Оптималният профил на лопатките и гениално оформеният ротор осигуряват високо ниво на ефективност, независимо от това накъде духа вятърът в даден момент.

Малките домашни модели се състоят от три или повече леки лопатки, които улавят моментално най-слабия порив и започват да се въртят, щом силата на вятъра надхвърли 1,5 m/s. Тази способност често ги прави по-ефективни от по-големите инсталации, които изискват по-силни ветрове.

Генераторът е безшумен, не пречи на съседите и собствениците, не отделя вредни емисии и работи дълги години, като внимателно осигурява енергия за дома.

Вертикалният вятърен генератор работи на принципа на магнитната левитация. При въртенето на турбините се генерират импулсни и подемни сили, както и действителната спирачна сила. Първите две предизвикват въртене на лопатките на устройството. Това действие активира ротора и той създава магнитно поле, което генерира електричество.

Вятърна турбина с вертикална ос на въртене е също толкова ефективна, колкото и нейните хоризонтални аналози. Освен това няма ограничения за местоположението и работи перфектно практически на всяко място, удобно за собствениците на жилища.

Устройството работи напълно самостоятелно и не изисква намесата на собствениците в процеса.

Предимства на домашния генератор

Домашно направеният генератор е по-изгоден от закупения поради достъпната си цена. Безспорно финансовата страна е важна, но устройството, направено от собствените ви ръце, е устройство само с необходимите и посочени изисквания.

Струва си да се има предвид, че избраният дизайн влияе пряко върху ефективността. При асинхронните генератори например загубите на ефективност не надвишават 5 %. Лаконичният дизайн на корпуса със защита на двигателя от влага и замърсяване намалява необходимостта от честа поддръжка. Асинхронният алтернатор е по-устойчив на пренапрежения поради токоизправителя на изхода, което предотвратява повреда на свързаното оборудване.

Домашно направеният генератор работи независимо от разстоянието до електропровода, като осигурява захранване при всякакви условия. Преобразува енергия, като използва наличното гориво

Такова устройство ефективно захранва заваръчни апарати, лампи с нажежаема жичка, компютри и мобилни уреди, които са чувствителни към колебания на напрежението. Той има добра производителност и експлоатационен живот.

AHU е добра алтернатива на конвенционалното електрозахранване при аварийни прекъсвания на електрозахранването, което ви спестява пари. Мобилен, с малки размери, с прост дизайн, лесен за ремонт - можете да заменяте дефектните части и компоненти.

Освен всичко друго, импровизираният генератор е с малки размери, така че може лесно да се монтира дори в малки помещения.

Самоделният генератор може да се постави в малка стая, тъй като поради компактния си дизайн устройството не изисква много място за инсталиране.

В зависимост от вида на използваното гориво генераторът изисква да се вземат само следните предпазни мерки по време на работа. При използване на домашния генератор трябва да се спазват следните мерки за безопасност: наблюдавайте електрическите кабели, не ги усуквайте, не докосвайте оголени проводници с ръце и т.н.

Когато използвате домашния си алтернатор, трябва да спазвате следните мерки за безопасност: наблюдавайте електрическите кабели, не ги прегъвайте, не докосвайте с ръце откритите проводници и т.н.

В обобщение

С правилния избор на елементи за домашен вятърен генератор можете да направите добър модел, който ще осигури на цялата къща непрекъснато захранване.

Ако не сте сигурни или не разполагате с необходимите инструменти, можете да си купите домашна вятърна турбина, която ще се изплати от спестената енергия. Подобно оборудване става все по-популярно в днешната икономика и е подходящо за частни домове.

Домашно направените вятърни турбини обикновено са тихи и надеждни, но мощността им е значително по-ниска от тази на предлаганите в търговската мрежа вятърни турбини. Изберете и инсталирайте оборудването според вкуса си.

Спестете време: избирайте статии всяка седмица по пощата.