Вятърен генератор със собствените си ръце от пералня: инструкции за сглобяване на вятърна турбина

Изчисляване на мощността на бъдещ вятърен генератор

Първо, трябва да се изясни каква мощност трябва да има вятърният генератор със собствените си ръце, какви са функциите и натоварванията, с които ще трябва да се справя. Обикновено алтернативните източници на електроенергия се използват като спомагателни, т.е. предназначени да подпомагат основното електроснабдяване. Ето защо, ако капацитетът на системата е дори 500 вата, тя вече е доста добра.

Крайният капацитет на вятърната турбина обаче зависи от други фактори, сред които са:

• скорост на вятъра;
• брой на остриетата.

За да откриете подходящото съотношение за хоризонтален тип осветителни тела, препоръчваме да прочетете таблицата по-долу. Цифрите в пресечната точка са необходимата мощност (изразена във ватове).

Таблица. Изчисляване на необходимата мощност за хоризонтални вятърни генератори

1м	3	8	15	27	42	63	90	122	143
2м	13	31	63	107	168	250	357	490	650
3м	30	71	137	236	376	564	804	1102	1467
4м	53	128	245	423	672	1000	1423	1960	2600
5м	83	166	383	662	1050	1570	2233	3063	4076
6м	120	283	551	953	1513	2258	3215	4410	5866
7м	162	384	750	1300	2060	3070	4310	6000	8000
8м	212	502	980	1693	2689	4014	5715	7840	10435
9м	268	653	1240	2140	3403	5080	7230	9923	13207

Например, ако скоростта на вятъра във вашия регион е предимно между 5 и 8 метра в секунда, а необходимата мощност на вятърната турбина е 1,5 до 2 киловата, диаметърът на конструкцията трябва да е около 6 метра или повече.

Какво ще е необходимо

Отправна точка за конструиране на устройствата могат да бъдат различни части от домакински уреди и автомобили. Някои от необходимите инструменти и материали могат да варират в зависимост от основата на устройството.

Изграждане на перална машина

За да направите вятърна турбина от пералня, ще ви е необходимо

• електродвигател от перална машина с мощност 1,4-1,6 kW;
• 32 неодимови магнита с диаметър 10-12 мм;
• шкурка;
• епоксидна или студена заварка
• отвертка;
• токов изправител;
• тестер.

Изграждане от асинхронен двигател

За изработване на устройство от индукционен двигател за частен дом може да ви е необходимо

• Стоманена водопроводна тръба с външен диаметър 70-80 mm за изграждане на мачтата;
• материал за лопатките на работното колело (алуминиева тръба, тънки дървени плоскости, стъклена тъкан) или сглобяеми фабрично изработени лопатки
• материали за основи (дъски, остатъци от тръби или профили, циментова замазка);
• стоманено въже;
• Тънка ламарина или влагоустойчив шперплат за дръжката
• Асинхронен двигател (най-популярните модели са АИР80 или АИР71);
• допълнителни неодимови магнити.

За производство от пластмасови бутилки

За изграждане на малък вятърен турбинен генератор, изработен от Материалите, необходими за изграждането на малка вятърна мелница от пластмасови бутилки, не са скъпи.

Материали и инструменти за сглобяване на вятърен генератор от пластмасови бутилки

• Стоманени или хромирани тръби с диаметър 25 mm и дебелина на стената до 1,0 mm с обща дължина 3000 mm;
• цилиндрични пластмасови бутилки с вместимост 1,5 литра - 16 броя (ако използвате бутилки с по-голяма вместимост, може да се наложи да преизчислите размера на шахтата)
• капачки за бутилки - 16 бр;
• сачмени лагери № 205 (могат да се използват и други серии с диаметър на вала 25 mm)
• чифт 6/4″ скоби (използвани като корпуси за лагери);
• две 3/4" скоби, които ще служат като точки за закрепване на вятърната турбина;
• допълнителна скоба за монтиране на генератора (в примера по-долу се използва 3,5″ продукт);
• девет винта M4*35 с гайки M4;
• 32 шайби М5 за монтиране на капаците;
• гумена тръба с вътрешен диаметър 25 mm (сечение 150-200 mm);
• втулка с външен диаметър 25 mm и вътрешен отвор 9-10 mm;
• стъпков двигател с мощност до 10 W;
• алтернатор от велосипед;
• факла с динамо;
• електрическа бормашина или отвертка;
• метална ножовка;
• Свредла за метал с диаметър 4 и 8 mm за пробиване на отвори в метални тръби;
• Кръстовидна отвертка и плоска отвертка;
• 7 мм гаечен ключ.

Създаване от електрически двигател

Необходими материали:

• алтернатор от автомобил;
• 12 V акумулаторна батерия за обслужване
• Инвертор с мощност поне 1 kW за преобразуване на 12-волтово постоянно захранване в 220-волтово променливо захранване;
• 200-литров варел за производство на остриетата
• 12-волтова крушка за наблюдение;
• превключвател и волтметър;
• меден проводник със сечение на проводника от 2,5 mm²;
• тръба с диаметър приблизително 45-50 mm за оста;
• Тръби с диаметър 100 mm за изграждане на мачти;
• лагери;
• заваръчна машина;
• циментов разтвор;
• Въжета за опън с диаметър 6 mm и анкери за закрепване към земята;
• крепежни елементи (обков, скоби и др.).

Инструменти:

• рулетка;
• молив и метална чертожна писалка;
• комплект гаечни ключове;
• бормашина или отвертка;
• миксер за хоросан;
• свредла за метал;
• шлайфмашина и няколко резервни колела;
• метални ножици;
• пили и шкурка.

Законосъобразност на инсталирането на вятърни турбини

Алтернативните източници на енергия са мечта за всеки собственик на вила или къща, чийто имот се намира далеч от централната мрежа. Въпреки това, получавайки сметките за електроенергията, използвана в апартамента в града, и гледайки нарастващите тарифи, осъзнаваме, че вятърният генератор, предназначен за битови нужди, няма да ни навреди.

След като прочетете тази статия, може би ще успеете да сбъднете мечтата си.

Вятърният генератор е чудесно решение за захранване на селските райони. А в някои случаи инсталирането на такава е единственото възможно решение.

За да не губим пари, усилия и време, нека да определим: има ли външни обстоятелства, които ще ни създадат пречки в процеса на експлоатация на вятърна турбина?

За захранване на лятна вила или малка вила е достатъчен малък вятърен агрегат с мощност не повече от 1 kW. Такива устройства в Русия се приравняват към домакинските продукти. Монтажът им не изисква сертификати, разрешителни или други допълнителни одобрения.

За да се определи целесъобразността на вятърна турбина, е необходимо да се установи потенциалът за вятърна енергия на даден район (кликнете, за да увеличите)

Въпреки това, за всеки случай, трябва да се поинтересувате дали съществуват местни разпоредби относно индивидуалното енергоснабдяване, които биха могли да създадат пречки за инсталирането и експлоатацията на това устройство.

Съседите ви могат да предявят претенции, ако работата на вятърната турбина им причинява неудобства. Не забравяйте, че нашите права свършват там, където започват правата на другите.

Ето защо, когато купувате или изработвате своя собствена вятърна турбина за дома си, трябва да обърнете сериозно внимание на следните параметри:

Височина на мачтата. Когато се монтира вятърна турбина, трябва да се вземат предвид ограниченията за височина на отделните сгради, които съществуват в някои страни по света, както и местоположението на собствения парцел. Знайте, че в близост до мостове, летища и тунели е забранено да се изграждат конструкции, по-високи от 15 метра.
Шум от скоростната кутия и лопатките. Параметрите на генерирания шум могат да се определят с помощта на специално устройство, а резултатите от измерванията могат да се документират.

Важно е те да не превишават граничните стойности на шума.
Въздушни смущения. В идеалния случай вятърната турбина трябва да бъде проектирана така, че да предотвратява телевизионни смущения, когато вашето устройство може да причини такива проблеми.
Претенции от органа по околна среда. Тази организация може да ви попречи да експлоатирате инсталацията само ако тя пречи на миграцията на мигриращите птици. Но това е малко вероятно.

Когато създавате и инсталирате устройството сами, научете тези точки, а когато купувате готов продукт, обърнете внимание на параметрите, които стоят в паспорта му. По-добре е да се предпазите предварително, отколкото да се разочаровате по-късно.

• Обосновката за вятърна турбина се основава главно на достатъчно силен и стабилен вятър в района;
• Трябва да има достатъчно голям парцел, така че използваемата площ да не бъде значително намалена от инсталирането на системата;
• Поради шума, който съпътства вятърната турбина, е препоръчително разстоянието между жилището на съседите и инсталацията да е поне 200 м;
• Постоянно нарастващите разходи за електроенергия са убедителен аргумент в полза на инсталирането на вятърен генератор;
• Инсталирането на вятърен генератор е възможно само в райони, където властите не обезкуражават, а още по-добре - насърчават използването на зелена енергия;
• Ако в района, в който ще бъде изградена мини вятърната електроцентрала, има чести прекъсвания на електрозахранването, инсталацията ще сведе до минимум неудобствата;
• Собственикът на системата трябва да бъде подготвен за това, че инвестицията в крайния продукт няма да се изплати веднага. Икономическият ефект може да стане осезаем след 10 до 15 години;
• Ако възвръщаемостта на системата не е последното нещо, за което се сещате, трябва да помислите за изграждане на собствена мини електроцентрала.

Започване на работа

Първата стъпка в конструирането на вятърен генератор е да се направи контейнер от неръждаема стомана или алуминий. Най-често използваните предмети са кофа, голям съд, тенджера с вряла вода и т.н. Това ще бъде базата на бъдещата вятърна турбина.

С помощта на рулетка и маркер или молив разделете контейнера на 4 равни части. След това, разбира се, е необходимо да отрежете този метал в съответствие с маркировката. Обикновено за това се използва ножица за рязане на болтове, но ако основата е изработена от материал като поцинкован метал или боядисана ламарина, ще трябва да работите с ножица, тъй като тези материали просто ще се прегреят, докато се режат с ножица за рязане на болтове. Това ще бъдат остриетата, но не е необходимо да изрязвате цялата структура. Сега е необходимо да се пристъпи към препроектиране на ремъчната шайба на алтернатора.

Дъното на резервоара и ремъчната шайба на алтернатора трябва да бъдат маркирани и да се пробият дупки за болтовете.

Тук е много важно да се осигури симетрично подравняване, за да не се получи дисбаланс при въртене.

След това остриетата трябва да се изкривят, но не прекалено.

Важно е да се вземе предвид посоката, в която ще се върти алтернаторът. Обикновено посоката е по часовниковата стрелка. Що се отнася до огъването на лопатките, площта на тези приспособления ще окаже пряко влияние върху скоростта на въртене, тъй като равнината на въздушния поток, засягащ приспособлението, се променя.

Що се отнася до огъването на лопатките, площта на тези приспособления ще има пряко въздействие върху скоростта на въртене, тъй като се променя равнината на въздействие на въздушния поток върху приспособлението.

След всички тези манипулации към ролката на генератора се закрепва кофа или друг съд с готови отвори за болтове.

Генераторът се прикрепя към мачтата и се закрепва с подготвените скоби. След това проводниците трябва да се свържат и електрическата верига да се сглоби.

За целта трябва да имате под ръка схема и да запомните цветовете на всички проводници и маркировката на контактите. Всичко това определено ще ви е необходимо по-късно, но междувременно можете да прикрепите жиците към мачтата на вятърната мелница.

Домашният вятърен генератор също се нуждае от връзка с батерията. За да го свържете, ще ви трябват предварително закупени проводници със сечение 4 mm2. Достатъчна е дължина от 1 метър. За свързване на товара, т.е. на електрическите консуматори (крушки, домакински уреди и др.), е достатъчен проводник с диаметър 2,5 mm2. След това ще трябва да инсталирате и свържете инвертора към веригата, за което отново са необходими проводници 4 mm2.

Как да си направим сами вертикален вятърен генератор

Възможно е сами да си направите вятърен генератор, но това не е толкова лесно, колкото изглежда на пръв поглед. Ще трябва или да сглобите пълен комплект оборудване, което е доста трудно, или да закупите някои от елементите, което е доста скъпо. Комплектът може да включва:

• вятърна турбина
• инвертор
• контролер
• комплект батерии
• Проводници, кабели, спомагателно оборудване

Оптимално би било частично закупуване на готово оборудване, частично производство на собствени ръце. Фактът, че цените на сглобките и елементите са много високи, не е достъпен за всички. Освен това високата еднократна инвестиция ви кара да се замислите дали тези средства не могат да бъдат реализирани по по-ефективен начин.

Системата работи по следния начин:

• вятърната турбина се върти и предава въртящия момент на генератора.
• генерира електрически ток, който зарежда батерията.
• акумулаторът се свързва с инвертор, който преобразува постоянния ток в 220 VAC при 50 Hz.

Сглобяването обикновено започва с генератора. Най-успешният вариант е да се сглоби трифазен дизайн върху неодимови магнити, което позволява генерирането на подходящ ток.

Въртящите се части са изработени на базата на една от най-достъпните системи за пресъздаване със собствените ви ръце. Остриетата се изработват от части от тръби, метални варели, разрязани наполовина, или ламарина, огъната по определен начин.

Мачтата се заварява на земята и се поставя във вертикално положение в готов вид. Алтернативно може да се изработи от дърво директно на мястото, където се монтира генераторът. Мачтата трябва да бъде подпряна с фундаменти и закрепена с анкери, за да се осигури безопасна и стабилна инсталация. Ако тя е много висока, ще трябва да бъде допълнително обезопасена с подпори.

Всички единици и части на системата трябва да бъдат съгласувани помежду си по отношение на капацитета и настройката на производителността. Не е възможно да се каже предварително колко ефективна ще бъде една вятърна турбина, тъй като има твърде много неизвестни параметри за изчисляване на ефективността на системата. Въпреки това, ако системата първоначално е проектирана за определен капацитет, изходът винаги е доста близък. Основното изискване е здравината и точността на изработката на компонентите, така че работата на генератора да бъде достатъчно стабилна и надеждна.

Сравнете плюсовете и минусите на инсталацията

Вятърните турбини се използват от много години, конструкцията им непрекъснато се усъвършенства, а вятърът е лесно достъпен източник на енергия.

Вятърните турбини са екологични и удобни за ползване, тъй като се монтират на мачти и заемат малко място. Те са лесни за поддръжка и ремонт.

Поради нестабилността на вятърните турбини е необходимо да се измислят начини за снабдяване на домовете с допълнителна енергия. Комбинацията от вятърни и слънчеви централи е добър вариант

Вятърните турбини издават много шум, когато работят. Звукът може да е по-силен или по-тих, но винаги е налице. Понякога смущава собствениците на жилища и дори съседите.

Могат да бъдат отбелязани и други неудобства. Вятърът е непредсказуема стихия, така че работата на генераторите е нестабилна и се налага да се съхранява енергия, за да се избегне липсата на захранване в периоди на затишие.

Основни проблеми и често допускани грешки

Основният проблем, с който се сблъскват конструкторите на самоделни вятърни турбини, е недостатъчният изходен ток. Това е възможно, ако при сглобяването е използван слаб генератор. Преди сглобяването електрическата верига на вятърната турбина трябва да се изчисли внимателно.

Ако сглобяването се извършва самостоятелно - с навиване на намотки - е важно да се изчисли правилно диаметърът на проводника и броят на навивките.

Чести грешки по време на сглобяването:

1. Неправилният избор на материали води до пълна или частична повреда. Това най-често се случва с витлото. Препоръчително е да се надгражда съществуващия опит с работещи структури.
2. Слабото укрепване на мачтата застрашава срутването на вятърната турбина. Повечето майстори използват допълнителни скоби, които заемат допълнително място, но гарантират стабилността на вятърната турбина.
3. Липсата на спирачен механизъм в генераторите води до преждевременно износване на лагерите и седалките, както и до прегряване на целия агрегат при силен вятър. В някои случаи е възможен припадък на шахтата.
4. Електрически проблеми могат да възникнат, ако сглобяването не е извършено правилно или ако са използвани неподходящи компоненти.

Ако устройството е сглобено правилно, не би трябвало да има проблеми с работата му.

Вятърна турбина, която се върти около оста си, трябва да бъде снабдена с ограничител, за да се предотврати развъртането ѝ при силен вятър.

Лесно е да си направите сами вятърна турбина, ако знаете как да използвате домашен електроинструмент. В интернет има много схеми и дизайни, сред които можете да изберете подходящия вариант за вашата конкретна ситуация. Възможни са комбинации на вятърни турбини със системи от слънчеви панели; това ще направи енергийната система на дома по-ефективна.

Основното предимство на домашно направените устройства е, че собственикът е добре запознат със структурата на инсталацията и може да я модернизира или ремонтира в кратки срокове.

Какво представлява вятърният турбинен генератор?

Вятърният генератор е набор от механични устройства, принадлежащи към алтернативните източници на енергия, които преобразуват кинетичната енергия на вятъра в механична енергия с помощта на лопатки и след това в електрическа енергия.

Вятърен генератор е алтернативен източник на енергия за частния дом

Съвременните модели са с три лопатки, което осигурява по-голяма ефективност на инсталацията. Минималната скорост на вятъра, при която се стартира вятърна турбина, е 2-3 м/сек. Също така в техническите спецификации винаги се посочва номиналната скорост - скоростта на вятъра, при която инсталацията дава максимален индекс на ефективност, обикновено това е 9-10 m/sec. При скорост на вятъра, близка до 25 m/s, лопатките стават перпендикулярни на вятъра, така че мощността значително намалява.

За захранването на частна къща с електроенергия при скорост на вятъра от 4 m/s е достатъчно:

• 0,15-0,2 kW за основни нужди: осветление в стаята, телевизор;
• 1-5 kW за захранване на основни уреди (хладилник, пералня, компютър, ютия и др.) и осветление;
• 20 kW ще захранват цялата къща, включително отоплението.

Тъй като вятърът може да спре по всяко време, вятърната турбина не е свързана директно към уредите, а към батерии с контролер на заряда. Тъй като батериите произвеждат променлив ток, а домакинските уреди се нуждаят от 220 V постоянен ток, инсталирайте инвертор, който се свързва с всички електрически уреди. Сред недостатъците на вятърните турбини могат да бъдат шумът и вибрациите, които те предизвикват, особено при мощните централи с мощност над 100 kW.

Видове лопатки за вятърни турбини

Изработване на домашна вятърна турбина от стъпков двигател

Стъпковите двигатели се използват в много електромеханични устройства, като например принтери. Ако завъртите вала на такъв двигател, към клемите му се подава електрическо напрежение. Това означава, че стъпковият двигател може да се използва като електрически генератор.

Какво да подготвите за работа

Преди да започнете, вземете малък стъпков двигател, например от принтер. Подгответе електронните компоненти и проводниците, за да направите изправителната верига. За изграждането на конструкцията ще ви трябват парчета от тънка стоманена или алуминиева ламарина. И, разбира се, ще ви трябват някои малки крепежни елементи. Нуждаете се от обикновен ключарски инструмент и поялник.

Чертежи и скици

Конструктивната част може да бъде направена под формата на скици. Електрическият двигател се монтира върху шперплатовата плоча чрез монтажните отвори на корпуса на двигателя. Схемата на токоизправителя е показана на фигурата по-долу.

Схема на токоизправителната верига за генератор на стъпков двигател

Създаване на технология

Завинтете двигателя към плочата от шперплат. За да увеличите скоростта и да получите по-високо напрежение, можете да направите редуктор на скоростта. За тази цел, след като внимателно се определи междуосовото разстояние и се изберат параметрите на зъбите, трябва да се монтира зъбна предавка с по-голям диаметър на същата опорна плоча на оста.

Предавателна кутия за увеличаване на скоростта

Копчето на задвижващата зъбна предавка е необходимо за проверка на работата и за генериране на ток за спешно зареждане на микроакумулаторите.

Сглобяване на модула за проверка на работатаМотор-генераторът и токоизправителният блок са монтирани на платката

Функционално изпитване

За да се провери функционалността на готовото устройство, към него се свързва USB тестер. Завъртането на копчето ще покаже стойността на електрическото напрежение на екрана на тестера.

Проверка на функционалността

За да функционира като вятърна турбина, към вала на двигателя трябва да се прикрепи работно колело.

Вятърна мелница

Работното колело е може би най-важната част от вятърната турбина. Другите части на устройството зависят от неговия дизайн. Те се изработват от различни материали. Може да се използва дори пластмасова канализационна тръба. Остриетата за тръби са лесни за изработване, евтини и не се влияят от влагата. Процедурата е следната:

1. Трябва да се изчисли дължината на острието. Диаметърът на тръбата трябва да е 1/5 от общата дължина. Например, ако острието е с дължина един метър, достатъчна е тръба с диаметър 20 см.
2. Разрежете тръбата по дължина с прободен трион на 4 части.
3. От едната част правим крило, което ще послужи като шаблон за изрязване на следващите лопатки.
4. Изгладете задиранията по ръбовете с абразивен камък.
5. Закрепете остриетата към алуминиев диск със заварени монтажни ленти.
6. След това към този диск се закрепва алтернаторът.

Гребла за ветрилото

След сглобяването ветрилото трябва да се балансира. Монтиран е хоризонтално на статив. Операцията трябва да се извършва в защитено от вятър помещение. Ако колелото е балансирано правилно, то не трябва да се движи. Ако остриетата се въртят самостоятелно, те трябва да бъдат заточени, за да се постигне баланс на цялата конструкция.

Едва след успешното завършване на тази процедура трябва да се провери точността на въртене на лопатките; те трябва да се въртят в една и съща равнина, без да се изкривяват. Допустимо е отклонение от 2 mm.

Схема на сглобяване на алтернатора

Принцип на работа

Принципна схема на вятърен турбинен генератор. Вятърният поток кара лопатките да се въртят, което от своя страна задвижва ротора на генератора, който след това генерира ток. Силата му е пряко пропорционална на скоростта на вятъра.

Прикрепените към ротора магнити, които се въртят в статора, създават променлив ток. Този ток трябва да се изправя, т.е. да се преобразува в постоянен ток, тъй като само с постоянен ток могат да се зареждат батерии.

Електричеството се съхранява в батерията и се използва, когато няма вятър.

Стабилността на тока от батерията се контролира от устройство, което регулира скоростта на лопатките в зависимост от количеството на заряда на батерията.

Навиване на намотката

С опцията за ниска скорост зареждането на 12V акумулатора започва при 100-150 оборота в минута. Броят на завъртанията за това трябва да бъде 1000-1200. Разделете намотките на всички намотки, за да получите броя на намотките за една намотка.

Ако за навивките се използва проводник с голямо сечение, съпротивлението се намалява, а интензитетът на тока се увеличава.

Характеристиките на вятърните турбини, сглобени със собствените ви ръце, се влияят от дебелината на магнитите, налични на диска, и техния брой.

Обикновено намотките са кръгли, но чрез леко разтягане е възможно да се изправят. В завършен вид намотките трябва да са равни или малко по-големи от магнитите. Дебелината на статора също трябва да е свързана с магнитите.

Ако последният е по-голям поради по-големия брой намотки, пространството между дисковете се увеличава и магнитният поток намалява.

Но по-голямото съпротивление на намотката ще доведе до по-малък ток. Шперплатът е подходящ за формата на статора. За да се увеличи здравината на продукта, върху намотките (на дъното на формата) се поставя стъклен плат. Преди нанасянето на епоксидната смола матрицата се обработва с вазелин или восък, или се използва тиксо.

Генераторът се тества, като се завърти на ръка. При напрежение от 40 V токът достига 10 А.

Мини и микро

Но с намаляването на размера на лопатката трудността намалява с квадрата на диаметъра на колелото. Вече е възможно да се изработи хоризонтален VWP с лопатково колело в домашни условия с мощност до 100 W. Оптимално е да имате 6-ножов нож. При по-голям брой лопатки диаметърът на ротора, предназначен за същата мощност, ще бъде по-малък, но те трудно ще се закрепят здраво към главината. Роторите с по-малко от 6 лопатки могат да бъдат пренебрегнати: ротор с 2 лопатки с мощност 100 W се нуждае от диаметър 6,34 m, а ротор с 4 лопатки за същата мощност - от 4,5 m. За шест лопатки зависимостта мощност-диаметър се изразява по следния начин:

• 10 W - 1,16 м.
• 20 вата - 1,64 метра.
• 30 вата - 2 метра.
• 40 вата - 2,32 метра.
• 50 вата - 2,6 метра.
• 60 вата - 2,84 м.
• 70 Watt - 3,08 m.
• 80 Watt - 3,28 m.
• 90 вата - 3,48 м.
• 100W - 3,68 м.
• 300W - 6,34 метра.

Оптимално е да се разчита на мощност от 10-20 W. Първо, пластмасова перка с размах над 0,8 m няма да издържи на ветрове със скорост над 20 m/s без допълнителни мерки за защита. Второ, при същия размах от 0,8 m линейната скорост на краищата на лопатката не надвишава скоростта на вятъра повече от три пъти, а изискванията към крилата с усукване намаляват с порядък; тук вече "коритото" със сегментиран профил от тръба, позиция В е напълно задоволително. B на фиг. А 10-20 вата ще захранят таблет, ще презаредят смартфон или ще запалят електрическа крушка.

Мини и микро вятърни генератори

След това изберете генератор. Добър избор е китайски двигател - главина на колело за електрически велосипеди, позиция 1 на фиг. Капацитетът му като двигател е 200-300 W, но в режим на генератор той ще дава около 100 W. Но дали ще ни устройва по отношение на оборотите?

Индексът на скоростта z за 6 лопатки е 3. Формулата за изчисляване на оборотите при натоварване е N = v/l*z*60, където N са оборотите в минута, 1/min, v е скоростта на вятъра, а l е дължината на обиколката на ротора. При размах на лопатките от 0,8 m и вятър от 5 m/s се получават 72 оборота в минута; при 20 m/s - 288 оборота в минута. Колелото на велосипеда се върти с приблизително същата скорост, така че ще получим нашите 10-20 W от генератор, който може да даде 100. Възможно е роторът да се монтира директно на вала.

Но тук идва и следващият проблем: след като похарчихме много труд и пари, поне за двигателя, получихме... играчка! Какво е 10-20, добре, 50 вата? Не можете да направите у дома вятърна турбина с лопатка, която да захранва поне един телевизор. Възможно ли е да се купи готов мини вятърен генератор и няма ли да е по-евтино? Да, възможно е и дори е по-евтино, вижте точки 4 и 5. 4 и 5. Освен това тя ще бъде мобилна. Поставете го върху пъна и го използвайте.

Вторият вариант е, ако ви се намира стъпков мотор от стар 5 или 8-инчов диск, от хартиено устройство или от безполезен мастиленоструен или матричен принтер. Той може да работи като генератор, а да се прикрепи към него ротор с кръгла форма, изработен от консервни кутии (позиция 6), е по-лесно, отколкото да се сглоби конструкция като показаната в позиция 3. 3.

Като цяло изводът за "лопатките на ротора" е ясен: самоделка - по-скоро за майсторене за удоволствие, но не и за реално дългосрочно производство на енергия.

Видове вятърни турбини и начин на работа

Както промишлените, така и домашните вятърни турбини се предлагат в различни форми.

Те се класифицират според няколко характеристики:

• Характеристиките на въртене на ротора с прикрепените към него лопатки - вертикално или хоризонтално. Първите са по-малко чувствителни към отрицателните фактори на околната среда, докато вторите имат по-висока ефективност.
• Брой остриета. Системите с три лопатки се считат за най-практични, но може да има повече или по-малко лопатки.
• Материал. За остриетата се използват различни материали - твърди или платнени. Първите обикновено са по-издръжливи, а вторите са по-евтини.
• Разстояние на лопатките. Той може да бъде фиксиран или променлив.

Най-лесният начин за изработване на хоризонтален вятърен генератор. Хората без голям опит избират този дизайн, но някои майстори предпочитат да направят безшумна и ефективна вертикална инсталация.

Хоризонталните вятърни турбини са удобни, тъй като не изискват прецизни изчисления, по-лесни са за изграждане и могат да бъдат пуснати в действие при най-слабия вятър. Недостатъците са високият шум при работа и масивността.

Вертикалният вятърен генератор е подходящ за хора, които са готови да отделят време и усилия за сглобяването и поддръжката на сложна, но компактна конструкция. Препоръчваме ви да видите инструкциите стъпка по стъпка за направата на вертикална вятърна турбина със собствените си ръце.

Преобразувателните устройства на вятърните турбини преобразуват електрическия ток, което води до големи загуби на енергия. В зависимост от характеристиките на устройствата тези загуби могат да достигнат 15-20%.

Вятърният генератор работи чрез въртене на лопатките, прикрепени към ротора. Самият ротор е неподвижен на вала на генератораСамият ротор е прикрепен към вала на генератора, който генерира електрически ток. Енергията се предава на батериите. Там се съхранява и захранва домакинските уреди.

Вятърната турбина е оборудвана с контролер, който преобразува трифазния променлив ток в постоянен и контролира зареждането на батерията. Важно е инверторът да бъде свързан след акумулатора в монтажната схема.

Принцип на работа на вятърен генератор и видове оборудване

Всички вятърни генератори се състоят от лопатка, ротор на турбината, генератор, ос на генератора, инвертор и батерия. Всички модели могат да бъдат разделени на промишлени и домашни, но принципът им на работа е един и същ.

Пример за схема на търговски модел

Въртящият се ротор генерира трифазен променлив ток, който преминава през контролера към батерията и след това се преобразува от инвертора в стабилен ток, който се подава към уредите.

Опростен дизайн на веригата

Въртенето на лопатките се задвижва физически от импулс или подемна сила, която задвижва маховика, както и от спирачната сила. При този процес маховикът започва да се развърта и роторът създава магнитно поле върху неподвижната част на генератора, след което се възпроизвежда ток.

Като цяло вятърните генератори се делят на вертикални и хоризонтални. Това се дължи на разположението на оста на въртене.

Вертикална версия

Ако планирате да създадете вятърна турбина със собствените си ръце на 220V, първо помислете за вертикалните възможности. Сред тях са:

Ротор на Савониус. Най-простият, който се появява през 1924 г. Той се основава на два полуцилиндъра върху вертикална ос. Недостатъците включват слабо използване на вятърната енергия.

Вариант на ротора Savonius

С ротор Darié. Въведен през 1931 г., въртенето се дължи на разликата в съпротивлението на аеродинамичната гърбица и джоба на лентата, така че недостатъците включват нисък въртящ момент, както и необходимостта от монтиране на нечетен брой лопатки.

Разновидност на вятърната турбина Darier

Спираловидни. Лопатките са с вихрова форма, което намалява натоварването върху лагера и увеличава експлоатационния живот. Недостатъкът е високата цена.

Спираловиден

Домашната версия ще бъде по-евтина, ако е правилно проектирана и сглобена.

Хоризонтални модели

Хоризонталните модели се разделят според броя на лопатките. Те са с по-висока ефективност, но изискват монтиране на метеорологична перка, за да се гарантира, че вятърът винаги е в правилната посока. Всички модели имат висока скорост на въртене и са оборудвани с противотежест вместо лопатки, което оказва влияние върху въздушното съпротивление.

Хоризонтални модели

Моделите с много лопатки имат до 50 лопатки с висока инерция. Те могат да се използват за водни помпи.

Как да го направя със собствените си ръце?

Най-надеждната и най-проста конструкция е ротационната вятърна турбина, която представлява инсталация с вертикална ос на въртене. Готовият генератор от този тип е в състояние да задоволи напълно нуждите от електроенергия на една селска къща, включително оборудването на жилището, стопанските постройки и уличното осветление (макар и не твърде ярко).

Ако си вземете инвертор с показатели от 100 волта и батерия от 75 ампера, вятърната турбина ще бъде много по-мощна и ефективна: достатъчно електроенергия и достатъчно за видеонаблюдение и алармени системи.

За изработването на вятърна турбина са ви необходими строителни части, консумативи и инструменти. Първата стъпка е да се намерят подходящите части за вятърната турбина, много от които могат да се намерят в старите магазини:

• Алтернатор от автомобил с капацитет около 12 V;
• Батерия за 12 V;
• Половинчато уплътнен бутонен превключвател;
• Инвертор;
• Реле за автомобил за зареждане на акумулатора.

Необходими са ви и консумативи:

• Крепежни елементи (болтове, гайки, изолационна лента);
• Стоманен или алуминиев контейнер;
• Окабеляване с напречно сечение от 4 квадратни метра. мм (два метра) и 2,5 кв. мм (един метър);
• Мачта, статив и други елементи за укрепване на стабилността;
• Здраво въже.

След като сте подготвили всичко необходимо, можете да започнете да го сглобявате, като следвате инструкциите стъпка по стъпка как да направите вятърен генератор със собствените си ръце:

• От метален съд изрежете еднакви по големина остриета, като оставите в основата им непокътната метална ивица от няколко сантиметра.
• Използвайте бормашина, за да направите симетрични отвори за съществуващите болтове в основата на резервоара и ролката на генератора.
• Изкривете остриетата.
• Закрепете лопатките към ремъчната шайба.
• Прикрепете алтернатора към мачтата с помощта на телени връзки или въже на около 10 см от върха.
• Извършете окабеляването (за свързване на акумулатора е достатъчен кабел с дължина един метър и размер 4 mm², а за осветлението и електрическите уреди - кабел с размер 2,5 mm²).
• Отбележете електрическата схема, цветовите и буквените означения за бъдещи ремонти.
• Монтирайте преобразувателя с проводник с четвърт сечение.
• Ако е необходимо, украсете конструкцията с ветропоказател и я боядисайте.
• Закрепете проводниците, като ги увиете около мачтата на устройството.

Вятърни генератори със собствените си ръце на 220 волта - възможно е да се осигури лятна вила или селска къща безплатно електричество в най-кратки срокове. Създаване на такова съоръжение може да бъде дори начинаещ, и повечето от детайлите за дизайна е дълго лежеше празен в гаража.