Как сделать и установить ветрогенератор своими руками

Изготовление ветрогенератора своими руками является здоровой альтернативой покупному, ведь этот агрегат не из дешевых.

Перед тем как изготовить ветрогенератор, конечно нужно получить необходимые знания, ну и конечно же, иметь определеннее навыки. Процесс это трудоемкий, и за пару часов здесь не управиться. Поэтому до того как сделать ветрогенератор своими руками, ознакомьтесь с предложенными ниже рекомендациями.

Одним из альтернативных источников энергии является использование ветрогенератора. Он может спасти при частых перебоях в сети электроснабжения. Ветрогенераторы для дома своими руками можно сделать, используя чужой опыт. При установке ветрогенератора на участке контролеры электросетей могут предъявлять претензии. На приватизированном участке никаких проблем не должно возникнуть, однако лучше все-таки предварительно проконсультироваться у местного юриста, чтобы выяснить, какие требуются разрешения, удостоверения или предписания для законной установки данного оборудования.

Перебои с подачей электроэнергии довольно часто случаются в сельской местности, особенно в непогоду. Иногда выбивает трансформатор, это происходит довольно регулярно — 1 раз в неделю, но аварийная РЭС устраняет эту проблему обычно в течение суток. Иногда наблюдаются более серьезные повреждения на линии, тогда приходится оставаться без электроэнергии в течение недели, а то и двух недель.

У тех, кто имеет автомобиль, есть возможность использовать топливо, но оно расходуется быстро, и тогда остается только ждать, пока аварийная служба не восстановит линии электропередач. В таких случаях автономная мини-электростанция в виде ветрогенератора своими руками оказывается как нельзя кстати, обеспечивая работу электроприборов.

Предлагаемая модель собирается из обычных материалов и очень проста в выполнении, поэтому доступна для повторения обычному человеку.

Размеры и характеристики ветрогенератора

Перед тем как сделать ветрогенератор, ознакомьтесь с его техническими характеристиками.

Мощность при расчетной скорости ветра 10 м/с будет составлять 1,5 кВт. При увеличении скорости ветра ветроколесо начнет автоматически выводиться из-под ветра. Хотя эту настройку можно изменить, и тогда удастся увеличить мощность до 2 кВт.

Начинать же свою работу данный прибор может при скорости ветра 3 м/с, но его также можно адаптировать и к более слабому ветру.

Технические характеристики ветрогенератора следующие:

• максимальная мощность — 1500 Вт;
• максимальный ток — 54 А;
• рабочее напряжение — 28 В;
• максимальный уровень шума при правильной балансировке — не более 57 дб;
• число оборотов генератора — минимальное: 1200 об/мин, максимальное: 4500 об/мин.

Масса и размеры ветрогенератора отвечают следующим параметрам:

• масса головки ветрогенератора (без хвоста и ветроколеса — не более 25 кг);
• диаметр ветроколеса — 3,02 м;
• длина хвоста — 2,037 м;

Как построить ветрогенератор: инструменты и материалы

Для изготовления ветрогенератора требуются минимальные слесарные навыки и владение электросваркой. Сборку конструкции и изготовление деталей можно проводить в обычных домашних условиях. Для этого не требуется специального оборудования, а все токарные работы не предусматривают высокой квалификации мастера.

Желательно применять для изготовления ветрогенератора металлические детали, поскольку пластмасса или дерево не способны выдерживать необходимые нагрузки в течение долгих лет, поэтому изделия из них требуют замены и дополнительного обслуживания. Также необходимо применять в конструкции одноступенчатый редуктор, который предназначен для активной эксплуатации и хорошо переносит различные климатические условия.

Для сборки ветрогенератора проводится не так уж и много сварочных работ, при этом можно использовать обычную электродную электросварку. Но даже если нет навыков проведения подобных работ, то можно обратиться к специалисту, причем стоимость этих услуг (с учетом стоимости материалов) все равно не превысит стоимости готового ветрогенератора.

Для изготовления конструкции своими руками потребуется болгарка, обычная дрель и сварочный аппарат с возможностью работы электродом диаметром 2 и 3 мм.

Для изготовления каркаса ветроколеса придется работать со сплавами алюминия. При этом необходимо учитывать специфику этих материалов при их сваривании и желательно использовать именно алюминиевый каркас, поскольку любые другие болтовые соединения, склепки или хомуты не в состоянии выдержать статического давления ветра и возникающих при этом динамических ударов — за исключением хомутов для крепления лопастей к самому каркасу, которые применяются только на этапе регулировки углов лопастей. Затем эти хомуты требуется приварить к трубе каркаса.

Для изготовления хомутов и соединения различных элементов конструкции ветрогенератора также понадобятся тиски, закрепленные на слесарном столе, поскольку «на весу» такие работы производить невозможно.

Все сварочные работы необходимо производить сплошными сварочными швами, чтобы не было пропусков в местах соединения деталей. Обязательно следует делать предварительную подготовку и зачистку свариваемых стыков.

Только тогда сборка конструкции будет давать гарантию надежности соединений, а значит, обеспечит возможность работать ветрогенератору в любых условиях, при этом его работоспособность не снизится даже при штормовом ветре.

Автомобильный и тракторный генераторы для самодельного ветрогенератора своими руками

Генератором для ветрогенератора в сельских условиях может служить автомобильный или тракторный вентильный генератор напряжением 14 или 28 В. Он будет преобразовывать механическую энергию ветродвигателя в электрическую,

Этот генератор для ветрогенератора, изготавливаемого своими руками, имеет все, что требуется — обмотку статора, выпрямитель и регулятор напряжения. Регулятор здесь должен быть настроен так, чтобы на выходе поддерживалось неизменное напряжение (допустимое отклонение — до 4% при изменении частоты вращения ротора в диапазоне 1:12 в автомобильных и 1:4 в тракторных генераторах). Такой регулятор автомобильного генератора способен вырабатывать электроэнергию постоянного тока с практически неизменным напряжением при значительных колебаниях частоты вращения ветродвигателя.

Вращающий момент в ветрогенераторе из автомобильного генератора будет передаваться от вала ветродвигателя (с частотой вращения 200-300 об/мин) к валу генератора (его номинальная частота вращения должна быть 5000 об/мин) с помощью многоступенчатого редуктора.

Чтобы выравнивать мощность самодельного ветрогенератора из автомобильного генератора, которую отдает ветросиловая установка при изменении скорости ветра, требуется аккумуляторная батарея. Она будет накапливать энергию при сильном ветре, и отдавать ее в безветренную погоду или при слабом ветре.

Применение аккумуляторов в ветрогенераторе из тракторного генератора позволит сделать электроснабжение в данном случае на самом деле бесперебойным. Выбирать емкость аккумуляторной батареи следует в зависимости от следующих факторов: средней скорости и частоты ветра в данной местности, мощности ветроустановки, мощности потребления электроэнергии, а также продолжительности максимума потребления за сутки.

Чтобы преобразовать в самодельном ветрогенераторе из тракторного генератора энергию постоянного тока в 12 или 24 В в переменный ток напряжением 220 В, нужно использовать преобразователь напряжения, т.е. инвертор.

В продаже встречаются недорогие преобразователи, которые можно использовать для бесперебойного питания различных потребителей мощностью от нескольких киловатт и сотен ватт.

Где и как установить ветрогенератор

Желательно, конечно, устанавливать ветрогенератор подальше от дома, от различных хозяйственных построек и сооружений, где-нибудь на открытом пространстве. Если вы сомневаетесь, где установить ветрогенератор , обязательно учтите плотность грунта, в связи, с чем подбирается материал для изготовления клиньев для растяжек мачты ветрогенератора, а также выбирается их длина. Например, на мягком грунте клин должен быть длиннее и массивнее, а на твердом грунте требуется более прочный металл для его изготовления. Всего клиньев для растяжек должно быть не менее трех, оптимальное их количество — четыре. Именно это количество обеспечивает необходимую надежность всей конструкции, а также упрощает процесс разметки площади для их последующего забивания в грунт. Ведь всегда проще сделать две диагонали, чтобы установить четыре места для забивания клиньев, и вычертить центр для установки мачты, чем чертить круг, а затем определять равные углы для установки трех клиньев.

Выбирая способы растяжки, необходимо также учитывать длину мачты и состояние грунта. Если планируется устанавливать длинную мачту, а грунт будет достаточно мягким, то к клинам должны быть более жесткие требования.

Низ мачты в данном случае нужно разварить и забетонировать. Мачту, в любом случае, необходимо опускать в грунт на глубину не менее 0,5 м, а крепления растяжек лучше забетонировать, ведь грунт после дождя будет становиться более рыхлым, что неизбежно приведет к ослаблению крепления клиньев. Кроме того, со временем грунт под воздействием вибраций и прочих влияний может поменять свой состав, что также скажется на прочности крепления клиньев.

Перед тем как установить ветрогенератор, позаботьтесь об усилении конструкции – для этого можно использовать любые элементы крепления (по желанию), главное — обеспечить должную надежность ветроустановке.

При установке ветрогенератора на открытой местности необходимо продумать средство подъема на высоту для обслуживания оборудования. Это средство должно надежно крепиться к мачте и быть достаточно удобным, чтобы на нем было возможно свободно производить необходимый монтаж и регулировку ветрогенератора. На открытых площадях сила ветра довольно высокая, поэтому можно соорудить не просто приставную лестницу, а целую площадку небольшого размера с приваренной лестницей, тщательно закрепив низ конструкции. Можно сделать это средство подъема на высоту съемным, чтобы использовать его для обслуживания других высотных объектов на участке.

Можно приварить ступеньки непосредственно к мачте, но, поскольку для обслуживания оборудования потребуется две руки, удержать равновесие на такой лестнице будет довольно сложно. Тогда придется использовать дополнительно страховочный пояс, чтобы обезопасить себя во время работ от падения.

Утяжеленная ступенями мачта, не считая установленной на ней головки, при установке потребует много сил, поэтому здесь придется воспользоваться помощью со стороны.

Как подключить ветрогенератор

При подключении в ветрогенераторе цепочки возбуждения можно использовать любой многожильный провод. При этом важно, чтобы в местах соприкосновения с мачтой этот провод был защищен изоляцией, резиновой или хлорвиниловой трубкой. Для силового выхода генератора также нужно применять многожильный медный провод. В этом случае площадь сечения жилы должна быть не менее 8 мм2. Это требуется для того, чтобы провод мог выдерживать пиковые токи до 60 А. Его так же, как и проводку цепи возбуждения, необходимо защитить изоляцией в местах соприкосновения с мачтой.

Перед тем как подключить ветрогенератор, там, где провод будет выходить из мачты, прорежьте отверстие размером 50 X 50 мм с помощью болгарки. Через это отверстие можно будет пропустить провода в мачту.

Сделать это удобнее с помощью стальки или куска обыкновенной железной проволоки, предварительно пропустив ее сквозь мачту, а затем зачалить остальные провода и протянуть их сквозь трубу мачты.

Как изготовить ветрогенератор на аккумуляторах

Аккумуляторы для ветрогенератора зачастую используются при установке малых конструкций в связи с нестабильностью выработки и расхода электрической энергии. Для описываемого здесь ветрогенератора необходима аккумуляторная батарея. В первую очередь это связано с необходимостью подключения обмотки возбуждения генератора. Нужный для подачи ток должен составлять примерно 1,2 А. Выбирать емкость батареи следует в зависимости от нагрузки, которая будет применяться в безветренную погоду, а тип батареи большого значения не имеет. Здесь важно только значение ее емкости. Желательно использовать готовую автомобильную батарею в 12 В.

Хотя вполне можно собрать такую батарею самостоятельно из отдельных элементов. При этом нужно учитывать несколько основных правил. Например, чтобы увеличить емкость батареи, можно параллельно или последовательно соединить несколько банок.

При последовательном соединении банок аккумулятора в 2 В обязательно нужно, чтобы они были одного типа и емкости. Допустимо, чтобы все они были кислотными, а их емкость составляла 200 А/ч. Если будут использоваться щелочные и никель-кадмиевые банки, то напряжение каждого элемента должно составлять 1,2 В, а количество банок должно быть 10, чтобы общее напряжение батареи равнялось 12 В (±10%). В противном случае от постоянного перезаряда или недозаряда батарея довольно быстро придет в негодность.

При параллельном соединении также важно, чтобы батареи были одного типа, и еще необходимо правильно выбирать место для их хранения. В условиях низких температур емкость большинства батарей будет сильно падать. Нужно, чтобы температура помещения не опускалась- ниже 0°С. При использовании кислотных или щелочных аккумуляторов большой емкости (более 100 А/ч) нужно, чтобы помещение было хорошо проветриваемым и нежилым — при зарядах этих типов аккумуляторов активно выделяется водород и другие сопутствующие пары кислот и щелочей, которые вызывают у человека ожог дыхательных путей и общее отравление организма.

Большинство производимых аккумуляторов данного типа являются необслуживаемыми, поэтому контакт с вредными веществами исключен. Тем не менее, следует соблюдать необходимую технику безопасности при работе с этим оборудованием и всегда помнить о возможной угрозе. Ведь даже незначительное нарушение герметичности корпуса, например, при падении прибора, может привести к ожогу тела и другим нежелательным последствиям.

Можно использовать старые батареи от автомобилей, которые уже не способны выдавать ток, необходимый для работы стартера, но в данной установке могут прослужить не один год в качестве промежуточного накопителя.

Роль бокового плана очень важна для работы ветродвигателя. Она позволяет создавать стабильную скорость вращения колеса. В этом случае ветроколесо будет отклоняться от потока воздуха (из-за давления ветра) на лопату. Постоянная мощность ветроколеса поддерживается благодаря направляющей дужке. При малейшем отклонении ветроколеса трос, натягиваемый пружиной, ляжет на эту дужку, тем самым создавая плечо переменной силы для пружины. При этом момент силы пружины будет приблизительно равняться моменту силы ветра (с учетом углов отклонения ветроколеса от направления ветра).

Как работает кислотный аккумулятор: принцип работы

Как работает кислотный аккумулятор необходимо потому, что он является одним из самых доступных — и потому есть большая вероятность его использования в изготовлении самодельной ветроустановки. Этот аккумулятор достаточно «капризный» в эксплуатации: его перезаряд приводит к выкипанию электролита, а постоянный недозаряд — к сульфатации пластин. У других типов аккумуляторов, как правило, нет такой критической реакции к этим факторам. Это необходимо учитывать при выборе аккумулятора.

Принцип работы кислотного аккумулятора заключается в следующем. Известно, что активная масса положительных пластин в заряженном аккумуляторе состоит из двуокиси свинца РbО2, а активная масса отрицательных пластин — из губчатого свинца Рb. Плотность электролита заряженного аккумулятора может варьироваться в зависимости от времени года и района эксплуатации в пределах от 1,25 г/см3 до 1,31 г/см3.

Когда аккумулятор работает на разряд, происходит химическая реакция, в результате которой активная масса отрицательных пластин начинает преобразовываться из губчатого свинца Рb в сернокислый свинец PbS04. В этом случае активная масса положительных пластин аккумулятора изменяется из перекиси свинца Рb02 в сернокислый свинец PbS04. В процессе реакции происходит одновременное выделение воды (Н20), при этом плотность электролита уменьшается с 1,25-1,31 г/ см3 до 1,09-1,15 г/см3.

В итоге плотность электролита при 100% -ном разряде снижается на 0,16 г/см3, а значит, в период разряда аккумулятора уменьшение плотности электролита на 0,01 г/см3 будет соответствовать снижению емкости аккумулятора на 6%. Остаточную емкость можно будет приблизительно определить по напряжению на клеммах не подключенного к нагрузкам аккумулятора.

Таблица «Соотношение плотности электролита с напряжением и зарядом батареи»:

Также важно знать, что при понижении температуры электролита даже на 1°С емкость батареи уменьшится примерно на 1% . В итоге при -25 °С емкость батареи будет меньше в 2 раза, чем при +25 °С. Эту зависимость обязательно нужно учитывать при выборе места для хранения аккумуляторной батареи. Помимо этого, следует учитывать, что батарея теряет свою емкость за счет саморазряда: за каждые сутки хранения при отсутствии подзарядки теряется до 1% емкости.

Когда происходит разряд аккумулятора, составляющий более 75% от его емкости, наступает сульфатация пластин, т. е. на поверхности образуется активное вещество — кристаллы сульфата свинца. Это приводит к необратимым химическим процессам и в итоге — к полному выходу аккумулятора из строя.

Во время зарядки аккумулятора также происходит химическая реакция, только в обратном порядке. Когда активная масса пластин преобразуется в РЬ02 и РЪ, плотность электролита перестает повышаться, а при дальнейшей зарядке происходит только разложение воды на водород и кислород, затем — ее испарение, в результате чего плотность электролита увеличивается. В связи с этим при снижении уровня электролита следует доливать только дистиллированную воду. А для зарядки кислотных стартерных аккумуляторов нужно использовать действие постоянного тока, чтобы не было превышения на 10% от номинальной емкости аккумуляторной батареи и напряжение не превышало 14,2 В.

Изготовление лопастей: как сделать самодельные лопасти для ветрогенератора своими руками

Лопасти для ветрогенератора (со всеми необходимыми крутками и профилем) можно смастерить из композитных материалов, например из полиэфирной смолы и стеклоткани. Этот процесс хотя и достаточно сложный, но доступный для самостоятельной реализации. При этом можно добиться максимального КПД лопасти и снижения ее веса, не применяя дорогостоящего и дефицитного материала. Все материалы самодельных лопастей для ветрогенератора в любом случае будут стоить дешевле, чем готовое ветроколесо заводского выполнения. Главным и самым ответственным моментом в работе является создание матрицы для снятия формы ветроколеса. Снимаемая форма будет в точности повторять матрицу, и на 100% именно от этого зависит правильность форм лопастей и всего ветроколеса.

Матрицу можно сделать из дерева. Перед тем как сделать лопасти для ветрогенератора, необходимо изготовить не менее пяти шаблонов. Матрицу следует делать с особой тщательностью, чтобы она обладала нужной прочностью для снятия определенного количества форм. Данная технология позволяет изготавливать матрицы любых круток, профилей и длин лопастей с высокой точностью. Снимать форму нужно по частям: сначала с одной стороны, затем — с другой. Перед нанесением слоев следует тщательно натереть матрицу куском воска или стеарина, а для больших лопастей лучше применять гелькаут — специальный гель для снятия форм.

При изготовлении лопастей для ветрогенератора своими руками сначала необходимо нанести слой смолы, затем уложить слой стеклоткани. Этот слой нужно пропитать смолой, не дожидаясь полимеризации (застывания стеклоткани). Затем снова укладывается слой стеклоткани и еще раз — слой смолы. После этого заготовку необходимо оставить на 6-24 часа (в зависимости от температуры воздуха, состава смолы и других факторов).

Когда произойдет полное застывание слоев, процедуру можно повторить и нанести следующий слой смолы и стеклоткани. Требуется уложить 3-4 слоя стеклоткани (в зависимости от ее толщины). Столько слоев требуется при длине лопасти до 2 м. Если приходится стыковать куски стеклоткани на одном слое, то не следует делать нахлесты, иначе нарушится форма изделия. Стыки должны быть ровными, без зазоров. На прочность изделия шов с совмещением встык никак не повлияет.

Для укладки слоев из инструментов потребуются кисточка, ножницы и пинцет, а также валик для укладки стеклоткани на матрицу. Принцип работы с валиком аналогичен тому, как происходит работа с ним при наклейке обоев. Валиком удобно разглаживать стеклоткань по поверхности матрицы. Разглаживать необходимо от середины к краям. Валик можно смастерить самостоятельно. Для этого потребуется резьбовая часть болта или трубы 16-24 мм с уваренными на торцах гайками 4-6 мм. В качестве ручки можно использовать проволоку черного металла диаметром 4-5 мм.

Таким же образом нужно наносить и снимать формы со стороны крутки лопасти. После этой процедуры их необходимо соединить, используя те же материалы — смолу и стеклоткань.

С помощью данного метода можно сделать ветроколесо с любым количеством лопастей. Для усиления конструкции следует использовать элементы армирования. Они не должны быть слишком тяжелыми, чтобы не повлиять на вес конструкции: увеличение веса не позволит ветроколесу работать на малых скоростях ветра и, кроме того, может привести к разрушению конструкции при расчетных или штормовых ветрах.

Как сделать ВЕТРО ГЕНЕРАТОР СВОИМИ РУКАМИ без вложений