Вітряні генератори для дому своїми руками

Принцип та особливості роботи вітряного генератора

Своїми руками можна зібрати невеликий надійний тихохідний вітряк. Щось більше і сильне зробити в домашніх умовах практично неможливо. Найпростіший саморобний вітряний генератор зможе забезпечити роботу:

лампочок;
зарядних пристроїв;
малопотужної побутової техніки.

Принцип роботи такої міні-електростанції простий: вітер обертає лопаті, що крутять вал, кінетична енергія передається електрогенератору, який переробляє її струм. Електрика за допомогою додаткових пристроїв живить ваш будинок. Вітряк складається з:

генератора, що перетворює енергію;
вітряного колеса із лопатями;
пристроїв, які «знімуть» та спрямують енергію;
кріплень та щогли;
батареї та системи управління.

Мінімальна швидкість вітру, за якої працюватиме генератор, – 4 м/с. Як правило, реальна швидкість більша біля морів, у горах чи інших ділянках навіть із невеликими перепадами висот. Потужність пристрою пропорційна цій величині у кубі.

Порада. Фахівці стверджують, що оптимальна потужність для саморобного вітряного генератора – в межах 200-500 Вт.

Вибір лопатей для вітряка

Не дуже складно зібрати самому вітрогенератор із горизонтальною віссю на основі велосипедного мотора. Вітряне колесо – найважливіший елемент у генераторі. Варіантів форм лопатей безліч. На сьогодні для домашнього використання найбільш ефективна крильчата, що нагадує крило літака. Така конструкція зводить до мінімуму сили, що протидіють. Оптимальний кут розташування лопат на осі становить 10-12°C.

Форму крильчастоїлопаті краще вирізати за шаблоном. Для тихохідного вітряка простіше використовувати ПВХ трубу з товщиною стінки не менше 0,4 см. Наприклад, труба напірної каналізації діаметром від 160 мм. Щоб прикріпити лопаті до корпусу мотора, зробіть головку з м'якої сталі товщиною 0,6-1 см з привареними за кількістю лопатей пластин з того ж матеріалу товщиною 1,2 см і довжиною близько 3 см. У смугах потрібні отвори, до яких за допомогою болтів з контргайками кріпиться головка.

У виборі кількості "крил" важливо знайти "золоту середину". Не женіться за занадто швидкими вітряками. 2- або 3-лопатеві дійсно швидкохідні, а ще й дешеві, але мають такі мінуси:

Велика швидкість - більший знос осі. Якщо конструкція або її складові відваляться під час роботи, то нестимуть загрозу життю та здоров'ю. З цієї причини не рекомендується виготовляти лопаті з неміцного пластику.
Щоб ККД конструкції був високий, потрібно дуже прискіпливо поставитися до аеродинамічної складової. Навіть невелика похибка може дуже знизити ефективність.
Встановлення складніше збалансувати на вежі (щоглі).
Високий рівень шуму.

Порада. З цих причин фахівці рекомендують зупинитись на 5-6 лопатях. У домашній майстерні оптимально виготовити генератор на 6 деталей діаметром близько 2 м.

Вибір двигуна для вітряка

Хороший варіант для тихохідного 6-лопатевого вітряка - веломотор. Він також має невисокі оберти та не потребує заміни щіток. Щоб двигун виробляв струм при обертанні, необхідно запитати електрикою його обмотку збудження. Двигун повинен мати таке співвідношення потужності та обертів колеса, щоб самостійно запуститися при пориві вітру та почати генерувати енергію.

Відштовхуватисяслід саме від частоти обертання вашого вітроколеса (W) і на її основі підбирати двигун із схожими показниками. Цю величину вдасться вирахувати за такою формулою: W = V/L*Z*60. У ній:

V – швидкість вітру, м/с;
L - Довжина кола вітроколеса (L = [число Пі] * D [діаметр вітроколеса]);
Z – коефіцієнт швидкохідності.

Для трьох лопат коефіцієнт Z складе 5, для шести - 3. У такому випадку можна використовувати пристрої з потужністю до 250 Вт і числом номінальних оборотів близько 200 разів в сек.

Підключення та встановлення вітряка

Струмоприймач для генератора можна виготовити самостійно:

Візьміть товстий дріт із прямокутним перетином.
Припаяйте контакти з перетином щонайменше 4 кв. мм.
Накрийте контакти склянкою із пластику. Закрийте пробіли в опорній втулці та залийте епоксидною (епоксидною смолою).
Після застигання сточіть деталь до появи контактів. Для рухомого контакту добре підійдуть мідно-графітові щітки з автомобільного стартера.

Вал мотора прикріпіть до металевого фіксатора з відповідним діаметром різьбовим отвором. Також мають бути передбачені отвори для 4-х болтів. Для кріплення інших деталей вітряка потрібна рама – сталева пластина або відрізок швелера товщиною 6-10 мм. Для вільної фіксації рами на щоглі використовуйте підшипник з діаметром усередині від 60 мм.

Найпростіша схема передбачає зарядку акумуляторів, які живлять у режимі константної напруги (24 В). Щоб застосовувати їх для запитування техніки в режимі змінної напруги (220 В), у ланцюг має бути включений спеціальний інвертор. Щогла конструкції може бути сталевою, з діаметром не менше 100 мм. Висота - 6-7 м для відкритоїмісцевості, інакше мінімум на 1 м вище за сусідні перешкоди. В основі щогли має бути бетон.

Перш ніж кріпити вітроколесо, збалансуйте його. У закритому приміщенні закріпіть його вертикально і подивіться, чи не провертається конструкція спонтанно, через різницю в масі лопатей. Виправте, якщо це так. Також всі лопаті повинні прокручуватися в одній площині, з перекосом не більше 2 мм.