Ветрогенератор своими руками – расчеты, чертежи, исполнение

Ветрогенератор своими руками – расчеты, чертежи, исполнение

Как сделать ветрогенератор своими руками

Человек использует ветер несколько тысяч лет. Скорее всего, это началось с изобретения паруса. Позже ветер стали использовать для работы ветряных мельниц, а с прошлого века – для производства электроэнергии. Получение энергии от ветряных электростанций – чрезвычайно заманчивая, но и очень сложная техническая задача. На сегодняшний день существует несколько вариантов технического оформления ветряков своими руками, хорошо зарекомендовавших себя на практике.

Ветер – поток воздушных масс над земной поверхностью. Он создается в результате неравномерного нагрева этой поверхности солнечными лучами. Воздух движется из областей с высоким давлением в области с низким давлением. Скорость ветра зависит от характера земной поверхности, степени воздушного потока над ней, а также от различных естественных и искусственных препятствий, таких как холмы, высокие деревья и здания. Средняя годовая скорость ветра для данной местности характеризует энергетический потенциал ветра в данной местности. Эта скорость определяется средним арифметическим значением скорости для периодов, например, месяца, сезона и года. Россия обладает значительными ресурсами ветровой энергии. Особенно велики они вдоль всего морского побережья и на юге нашей страны (рис. 1). Достаточно перспективными для строительства ветряных электростанций (ВЭС) считаются регионы со среднегодовой скоростью ветра 3,5-6 м / с и выше.

Если окажется, что на месте планируемой установки ветряка недостаточно сильных ветров, его строительство не имеет смысла.

Второй вопрос – насколько мощной должна быть ветряная турбина. Очевидно, что с его помощью не решить всех энергетических проблем. Скорость ветра зависит не только от сезона, но и от времени суток, поэтому необходимо бережно хранить и использовать энергию. И лучше всего использовать вместе разные источники, например, ветряную турбину и солнечные батареи (рис. 2).

Однако многие доморощенные строители готовы собрать ветряк своими руками даже для того, чтобы подзарядить батареи своего портативного гаджета. Это будет только хобби. Но если электричества нет и перспектива там совершенно нереальная, то постройка ветряка своими руками пригодится.

Расчет установки ветрогенератора

Несложные расчеты позволят вам определить реальные возможности установки. Есть индикатор, который оценит, сколько энергии воздушного потока может использовать ветряная турбина. Это называется коэффициент использования энергии ветра (E). Коэффициент использования энергии ветра E зависит от типа ветряной турбины, ее качества и других параметров. Лучшие быстродействующие ветряные турбины с обтекаемыми аэродинамическими лопастями имеют значение E 0,43-0,47. Это означает, что ветряное колесо такой турбины может использовать 43-47% энергии воздушного потока.

Теоретическое максимальное значение E = 0,593, но на практике оно не может быть получено.

Мощность ветроколеса на валу без учета потерь в шестернях и подшипниках можно рассчитать по формуле:

p – массовая плотность воздуха, равная 0,125 кг * с2 / м4 при нормальных условиях,
V – скорость ветра (м / с)
P – площадь, охватываемая ветровым колесом (м2),
E – коэффициент использования энергии ветра.

Чтобы рассчитать площадь, пройденную пневматическим колесом, вы можете использовать формулу:

Для нормальных условий (температура – 15 ° C и давление – 760 мм рт. Ст.) Мощность можно рассчитать по упрощенным формулам в лошадиных силах и киловаттах:

D – диаметр ветрового колеса (м).

Создание ветряной турбины небольшого диаметра, устойчивой при слабом ветре, является довольно сложной задачей. Пропеллер получает 75% своей энергии из области с радиусом от 0,5 до 1,0. Следовательно, наименьший диаметр гребного винта, выгодный с точки зрения скорости ветра 4 м / с, не должен быть меньше 4,5 м. Для слабого ветра предпочтительны многолопастные гребные винты с низкой скоростью.

В ветровых хозяйствах используются переменные или постоянные генераторы мощности. В ветряных турбинах генератор из современного автомобиля очень часто используется очень часто. Хотя они создают переменный ток, ни один из них не очень подходит для этой цели, поскольку это требует большой оборот и намагниченность возбуждающей намотки. И генералы постоянного тока обычно не работают с низкими оборотами и даже на номинальной скорости у них есть небольшая мощность (100-200 Вт).

Самодельный ветрогенератор из асинхронного двигателя

Гораздо лучшие результаты могут быть получены с помощью преобразованного асинхронного электродвигателя, оснащены его ротором в фиксированные магниты. Эти двигатели не имеют обмоток в роторе, а только металлические плитки. Если к ротору прикреплены постоянные магниты, мы получаем трехфазную генератор с удивительной прочностью и долговечностью, способным предоставлять токи с десятками усилителей на низких скоростях.

Однако при высоких скоростях вращения обмотки статора начинают нагреваться из-за высокого тока. В этом случае лучше заменить провод этих обмоток на другой с большим поперечным сечением.

Трехфазный генератор имеет 3 обмотки, которые могут быть подключены в треугольнике или звездной макете. Соединение в треугольнике позволяет получить более высокий ток с более низким напряжением, чем звездное соединение. Подключение к звезде, с другой стороны, дает большую натяжение с меньшим током. Трехфазные генераторы намного эффективнее однофазных генераторов и постоянного тока. Никола Тесла доказала это.

Каждый ветротурбин требует защиты от быстрой дули ветра. Вместо сложной системы лопатки механизм вращения всего колеса для воздушного потока все чаще используется.

Переменный ток на постоянном токе (который необходим для зарядки батарей) может быть легко преобразован полупроводниковыми диодами в мостовой цепи (см. Рисунок 3). Если вам нужно напряжение стандартной электрической сети 220 В и частоты 50 Гц, вы должны использовать обычную единицу бесперебойного питания в качестве инвертора. Новый блок дороги, но поскольку нам нужен только шагиный конвертер, мы можем использовать выброшенные. Просто подключите батарею от ветряной турбины вместо внутреннего. Вы можете сделать более чем достаточно мощности от UPS 1000 или 5000.

Расчет лопастей ветрогенератора

Крепление лопатки к ступицу позволяет перемещать их, чтобы сбалансировать монтаж ветрового колеса.

Пример простейшей, но довольно эффективной ветротурбины может быть конструкцией французского ремесленника (фото 1). Шесть лопаточных колес с лопатами, прикрепленными к металлическим стержням (фото 2), соединенные электрической сваркой с общим концентратором (рис. 4), установлена ​​на оси электрического генератора.

Аэродинамические шлемы тесно установили колесо к направлению ветра.

Аэродинамический шлем, закрепленный на роторной трубе приводного блока, используется для автоматической ориентации ветра к ветру (фото 3). Подшипники поворотного устройства обеспечивают вращение ветрового колеса с генератором на опорной мачте, когда направление ветра изменено.

Лезвия и аэродинамический руль являются пиловой фанерой толщиной 10 мм. Кронштейн для крепления рулевых плавников сильно загружен порывистыми ветрами, поэтому он был изготовлен из толщиной толщиной 15 мм. Готовые исправления и шлемы можно увидеть на рисунке. 4. Шаблоны этих деталей показаны на чертежах. 5-8. Хотя лезвия имеют плоский профиль, кромки должны быть обрезаны, как показано на рисунках.

Фото 6. Регистр асинхронного электродвигателя позволяет получить эффективный генератор на ветротурбину.

Вспомогательный 7. Есть два способа обрабатывать ротор. Первый – придерживаться магнитов на механически обработанном рабочем колесе двигателя. И наоборот – это реализация нового ротора из стальной ленты на деревянном шпинделе, на котором также прилипают магниты.

У ветрового колеса 6 лезвий. Однако они были созданы в общей сложности 9. Три коротких лопата необходимы для замены трех полных лопастей в сезон сильных ветров (фото 5). Ветровое колесо можно сбалансировать, сдвигая лезвия вдоль стержней от ступицы или ближе.

Вероятно, наибольшая трудоемкая задача – это преобразование индуктивного двигателя в трехфазный генератор. Силовой двигатель 150 Вт и многое другое, предназначенное для работы с 220 В при 50-60 Гц после обработки, он сможет в качестве генератора ветряных турбин давить ток нагрузки до десяти усилителей с напряжением не менее 12 В.

Основная модификация в будущем генератор является рабочее колесо. После удаления электродвигателя корпус ротора измельчается и путем фрезерования слотов разделены на несколько сегментов. В нашем случае есть шесть. Каждый сегмент содержит фиксированные магниты (см. Рис. 9). Они прикреплены, после 6 штук на каждом полюсе ротора (вместе 36), используя сильный эпоксидный клей (фото 6). Количество магнитных полюсов на роторе не может быть кратным количеством катушек на стенде. Это исключает сложное начало ветряной мельницы из-за «склеивания» магнитов ротора к полюсам статора.

Существует также второй метод обработки ротора, состоящий в создании цилиндра из стальной ленты с подходящим диаметром (деревянным шпинделем) и к нему приклеивает магниты (фото 7).

Лучше объединить обмотки статора в треугольнике, когда генератор работает при загрузке аккумулятора, а в звезде с прямой высокой текущей нагрузкой. В любом случае, лучше верить провод катушки статора с большим поперечным сечением (фото 8). Это уменьшает убытки нагревании.

Ветровые турбины, работающие параллельно с другими источниками возобновляемых источников энергии (солнечные батареи, водные генераторы, тепловые насосы и т. Д.) Могут власть дома или небольшому домохозяйству. Если существует резерв в виде электрического генератора с бензиновым двигателем, ограничение времени альтернативной энергии может быть компенсировано в любое время. Такие системы приносят большую экономию энергии, полученные из традиционных источников.

Онлайн помощник домашнего мастера

Ветрогенератор своими руками – руководство по постройке эко-генератора, его монтаж и подключение (105 фото)

Ветровая турбина, то есть в разговорном понимании, ветряной турбины – простое устройство, которое обеспечивает его владельца значительную экономию благодаря производству свободного электричества. Такая конфигурация – мечта каждого владельца земли отрезается от централизованных сетей или садовника, недовольна недавно принятым счет для потребления электроэнергии.

После понимания построения ветротурбинного генератора, принципы его работы, после изучения чертежей, вы можете сделать себя и установить ветряную турбину, предоставляя неограниченную альтернативную энергию в ваш дом.

Краткое содержание статьи:

Законно ли использование ветра?

Создание собственного, хотя и компактная, но электростанция – серьезное дело, поэтому логично, что вопрос возникает невольно: и является ли их использование законно? Да, если мощность, начатая с ветряной электростанции, не превысит 1 кВт, которая полностью достаточна для обеспечения электроэнергии среднего сельского дома.

Дело в том, что с таким индикатором питания устройство рассматривается как домой, и не требует обязательной регистрации, сертификации, одобрения, регистрации и не подлежит любому налогообложению.

Однако, прежде чем делать генератор ветряного турбины для вашего дома, лучше защищать и рассмотреть несколько очков:

    Являются особыми ограничениями использования альтернативных источников энергии, принятых в регионе проживания? Что такое допустимая высота мачты на земле? Шум с шестерни и лезвия не превышает допустимый предел? Является ли мачта защищена от воздушного шума? Мачта тревожит миграцию птицы или не приведет к другим экологическим проблемам?

Если вы докажете все нюансы или налоговую столовую или экологические услуги, ни один из соседей не сможет принимать претензии и предотвратить получение свободного электричества.

Как работает ветряк?

На фото готовые ветряки представляют собой удлиненные металлические конструкции на трех или четырех опорах, лопасти которых перемещаются ветром. В результате кинетическая энергия, генерируемая ветровым потоком, преобразуется в механическую энергию, которая, в свою очередь, запускает ротор и преобразуется в электрический ток.

Этот процесс является результатом налаженной работы нескольких обязательных компонентов ветряной электростанции (ВЭС):

    Пропеллер, состоящий из двух и более лопастей; Ротор турбины; Механизм; Контроллер; Ось электрогенератора и генератор; Инвертор; Аккумулятор.

Также необходимо предусмотреть тормозной блок, гондолу, мачту, лопасти, низко – и высокоскоростной валы. Устройство определяет принцип работы ветрогенератора: вращающийся ротор генерирует трехфазный переменный ток, протекающий через систему управления и заряжающий аккумулятор постоянного тока.

Конечные усилители обрабатываются инвертором и направляются через подключенные кабели к выходным точкам: розеткам, освещению, бытовой технике и электронике.

Как сделать своими руками?

Самой надежной и простой по конструкции является ветроэнергетическая установка роторного типа, то есть установка с вертикальной осью вращения. Готовый генератор такого типа способен полностью обеспечить энергопотребление кровли, включая оборудование квартиры, хозяйственных построек и уличное освещение (хотя и не слишком яркое).

Если вы получите инвертор с индикаторами 100В и батарею на 75 ампер, ветряк будет намного эффективнее и эффективнее: электричества хватит и для видеонаблюдения, а также сигнализации.

Для изготовления ветряной турбины требуются детали конструкции, расходные материалы и инструменты. Первым делом вам нужно найти подходящие компоненты ветряной турбины, многие из которых можно найти на вашем старом складе:

    Генератор от автомобиля мощностью около 12 В; Аккумулятор на 12 вольт; Полупломбированный кнопочный переключатель; Инвертор; Автомобильное реле для зарядки аккумулятора.

Также потребуются расходные материалы:

    Крепеж (болты, гайки, изолента); Стальной или алюминиевый контейнер; Электропроводка сечением 4 мм² (два метра) и 2,5 мм² (один метр); Мачта, тренога и другие элементы, повышающие устойчивость; Крепкая веревка.

Чертежи ветряков желательно найти, изучить и распечатать своими руками. Вам понадобятся инструменты, включая шлифовальный станок, калибр, плоскогубцы, дрель, острый нож, электродрель, отвертки (Phillips, минус, индикатор) и гаечные ключи.

После того, как все необходимое будет готово, можно приступать к сборке, ориентируясь на пошаговую инструкцию, как сделать ветряк своими руками:

    Из металлической емкости вырежьте лезвия одинакового размера, оставив целую полоску металла в несколько сантиметров у основания. Просверлите отверстия симметрично имеющимся болтам в нижней части основания контейнера и шкива генератора. Согните лопатки. Присоедините лезвия к шкиву. Установите генератор на мачту и прикрепите его к верхней части столба с помощью кабельных стяжек или веревки примерно в 10 см от верха. Провести электромонтаж (метрового провода сечением 4 кв мм достаточно для подключения аккумулятора, а 2,5 кв мм для освещения и электроприборов) Отметьте схему подключения, цветную и буквенную маркировку для будущего ремонта. Установите преобразователь с помощью четверти круглого провода. При необходимости украсить конструкцию отвалом и покрасить. Закрепите провода, обернув их вокруг установочной мачты.

Ветряки своими руками на 220 В – можно в кратчайшие сроки обеспечить дачу или загородный дом бесплатным электричеством. Настроить такую ​​установку сможет даже новичок, а большая часть деталей для проекта долгое время простаивала в гараже.

Оцените статью
Добавить комментарий