Изготовление ветряных мини-генераторов в домашних условиях

Дачи и дома в удаленных от города местах нередко страдают от перебоя с электричеством. Выручить в этой ситуации может бензиновый генератор, однако он не экологичен на природе. Чтобы иметь бесперебойный ток, хозяева всё чаще обращаются к ветряным мини-генераторам. Их можно собрать своими собственными руками. В статье собраны рекомендации и видео.

Принцип и особенности работы ветряного генератора

Своими руками можно собрать небольшой надежный тихоходный ветряк. Нечто более крупное и мощное сделать в домашних условиях практически нереально. Простейший самодельный ветряной генератор сможет обеспечить работу:

• лампочек;
• зарядных устройств;
• маломощной быттехники.

Принцип работы такой мини-электростанции прост: ветер вращает лопасти, крутящие вал, кинетическая энергия передается электрогенератору, который перерабатывает ее в ток. Электричество с помощью дополнительных приспособлений питает ваш дом. Ветряк состоит из:

• генератора, который преобразовывает энергию;
• ветряного колеса с лопастями;
• устройств, которые «снимут» и направят энергию;
• креплений и мачты;
• батареи и системы управления.

Минимальная скорость ветра, при которой будет работать генератор, – 4 м/с. Как правило, реальная скорость больше возле морей, в горах или других участках даже с небольшими перепадами высот. Мощность устройства пропорциональна этой величине в кубе.

Совет. Специалисты утверждают, что оптимальная мощность для самодельного ветряного генератора — в пределах 200-500 Вт.

Выбор лопастей для ветряка

Не очень сложно собрать самому ветрогенератор с горизонтальной осью на основе велосипедного мотора. Ветряное колесо – важнейший элемент в генераторе. Вариантов форм лопастей множество. На сегодня для домашнего использования наиболее эффективна крыльчатая, напоминающая крыло самолета. Такая конструкция сводит к минимуму противодействующие силы. Оптимальный угол расположение лопастей на оси составляет 10-12°C.

Форму крыльчатой лопасти лучше вырезать по шаблону. Для тихоходного ветряка проще все использовать ПВХ трубу с толщиной стенки не менее 0,4 см. Например, труба напорной канализации диаметром от 160 мм. Чтобы прикрепить лопасти к корпусу мотора, сделайте головку из мягкой стали толщиной 0,6-1 см с приваренными по числу лопастей пластин из того же материала толщиной 1,2 см и длиной около 3 см. В полосах нужны отверстия, к которым посредством болтов с контргайками крепится головка.

В выборе количества «крыльев» важно найти «золотую середину». Не гонитесь за слишком быстрыми ветряками. 2- или 3-лопастные действительно быстроходны, а ещё и дешевы, но имеют такие минусы:

1. Большая скорость – больший износ оси. Если конструкция или ее составные части отвалятся во время работы, то будут нести угрозу жизни и здоровью. По этой же причине не рекомендуется изготавливать лопасти из непрочного пластика.
2. Чтобы КПД конструкции был высок, нужно очень придирчиво отнестись к аэродинамической составляющей. Даже маленькая погрешность может сильно снизить эффективность.
3. Установку труднее сбалансировать на башне (мачте).
4. Высокий уровень шума.

Совет. По этим причинам специалисты рекомендуют остановиться на 5-6 лопастях. В домашней мастерской оптимально изготовить генератор на 6 деталей с диаметром около 2 м.

Выбор мотора для ветряка

Хороший вариант для тихоходного 6-лопастного ветряка – веломотор. Он также имеет невысокие обороты и не требует замены щеток. Чтобы мотор производил ток при вращении, необходимо запитать электричеством его обмотку возбуждения. Двигатель должен иметь такое соотношение мощности и оборотов колеса, чтобы самостоятельно запуститься при порыве ветра и начать генерировать энергию.

Отталкиваться следует именно от частоты вращения вашего ветроколеса (W) и на ее основе подбирать мотор со схожими показателями. Эту величину удастся высчитать по формуле: W = V/L*Z*60. В ней:

• V — скорость ветра, м/с;
• L — длина окружности ветроколеса (L = [число Пи]*D [диаметр ветроколеса]);
• Z — коэффициент быстроходности.

Для трёх лопастей коэффициент Z составит 5, для шести – 3. В таком случае можно использовать устройства с мощностью до 250 Вт и числом номинальных оборотов около 200 раз в сек.

Подключение и установка ветряка

Токоприемник для генератора можно изготовить самостоятельно:

1. Возьмите толстую проволоку с прямоугольным сечением.
2. Припаяйте контакты с сечением не меньше 4 кв. мм.
3. Накройте контакты стаканчиком из пластика. Закройте пробелы в опорной втулке и залейте эпоксидкой (эпоксидной смолой).
4. После застывания сточите деталь до появления контактов. Для подвижного контакта хорошо подойдут медно-графитовые щетки из автомобильного стартера.

Вал мотора прикрепите к металлическому фиксатору с подходящим по диаметру резьбовым отверстием. Также должны быть предусмотрены отверстия для 4-х болтов. Для крепления остальных деталей ветряка нужна рама – стальная пластина или отрезок швеллера 6-10 мм толщиной. Для свободной фиксации рамы на мачте используйте подшипник с диаметром внутри от 60 мм.

Простейшая схема предполагает зарядку аккумуляторов, которые питают в режиме константного напряжения (24 В). Чтобы применять их для запитывания техники в режиме переменного напряжения (220 В), в цепь должен быть включен специальный инвертор. Мачта конструкции может быть стальной, с диаметром не меньше 100 мм. Высота — 6-7 м для открытой местности, в ином случае минимум на 1 м выше соседних препятствий. В основании мачты должен быть бетон.

Прежде чем крепить ветроколесо, отбалансируйте его. В закрытом помещении закрепите его вертикально и посмотрите, не проворачивается ли конструкция самопроизвольно, из-за разницы в массе лопастей. Исправьте, если это так. Также все лопасти должны проворачиваться в одной плоскости, с перекосом не более 2 мм.

Самодельный ветрогенератор: видео

https://youtu.be/eMmYrhoGz3I

Ветрогенератор: фото