Ветрогенератор (ветряная электростанция) – особое устройство, позволяющее получать энергию для зарядки аккумуляторов и электроприборов при полном отсутствии электричества. Такой агрегат станет идеальным решением для дачных участков и глухой местности, а смастерить его можно без труда в домашних условиях из подручных строительных материалов. Из нашей статьи читатели смогут узнать, как самостоятельно построить простейший ветрогенератор.
Составные компоненты и принцип работы ветрогенератора
Прежде, чем начинать строительство ветряка, нам нужно ознакомиться с составными элементами устройства и особенностями его функционирования. Итак, ветряные электростанции состоят из колеса с лопастями, установочной мачты, редуктора (преобразователя и передатчика крутящего момента), инвертора (преобразователя полученного от ветра постоянного тока в переменный) и аккумуляторной батареи.
Бесперебойная работа данного устройства обеспечивается за счёт энергии ветра. Воздействие ветряного потока приводит в движение лопасти механизма. Затем крутящий момент через редуктор постепенно передаётся на генераторный вал. На данном этапе механическая энергия ветра преобразуется в электрическую. Количество получаемой энергии напрямую зависит от мощности ветрогенератора, высоты мачты (на которой установлено устройство), интенсивности и скорости ветра. Чтобы получать больше электроэнергии от ветра, нужно оснащать ветряк лопастями большого диаметра.
Мощность и тип ветряного генератора
Перед началом строительства ветряной электростанции необходимо выбрать тип устройства. Такие конструкции могут быть горизонтальными и вертикальными (роторными). Лучшим выбором, конечно, будет вертикальный ветродвигатель. Его монтаж выполняется проще, да и коэффициент эффективного воздействия ветра будет выше (а балансировка будет выполняться легче).
При конструировании ветряка нужно обращать внимание и на такой параметр, как мощность. Уровень мощности такого прибора зависит от веса и размера ветряка. Чем больше они будут, тем выше мощность и сложнее общая конструкция.
Инструменты и комплектующие для строительства ветрогенератора
Если вы решили соорудить ветряную станцию самостоятельно, то обязательно должны иметь под рукой следующий набор инструментов:
- Кусачки
- Отвёртка
- Дрель с набором свёрл
- Ключи разного размера
Также вам понадобятся комплектующие:
- Аккумулятор и генератор (12 V);
- Металлическая ёмкость (бочка или ведро), желательно из алюминия или нержавейки;
- Ротор размером 1.5-2 м;
- Реле для заряда лампы и аккумулятора;
- Вольтметр и выключатель (полугерметичный);
- Распределительная коробка;
- Болты М6 (4 штуки);
- Мачта (для её создания можно использовать металл и трубы ПВХ). Высота мачты должна быть 2-10 метров;
- Провода, проволока из нержавейки (для крепления мачты), 2 хомута.
Установка мачты
На этапе установки мачты ветрогенератора обязательно проводятся предварительные земляные работы и заливается фундамент (его размеры должны равняться объёму сечения и диаметру основания трубы). При выполнении таких работ нужно обязательно обращать внимание на климатические условия и характеристики грунта на выбранном участке. Мачта должна быть установлена спустя неделю после заливки бетона (за это время смесь хорошо затвердеет). Можно установить конструкцию и без бетонирования, просто зарыв мачту вглубь грунта на полметра (такой вариант менее надёжен, но используется не менее часто).
Конструирование лопастей
Лопасти для ветряка можно изготовить из металлической бочки (ведра). Для этой работы понадобятся ножницы по металлу (или болгарка), рулетка и маркер. На внешней поверхности железной ёмкости делают разметку, разделив её на четыре равные части (четырёхлопастный ветряк). Затем вырезают лопасти, прикрепляют их к генератору и шкиву при помощи болтов. Особое внимание в ходе выполнения таких работ нужно уделять месту расположения болтов. Здесь важна точность и если этим условием пренебречь, то в дальнейшем придётся постоянно регулировать интенсивность вращения. Лопасти на металлической ёмкости отгибаются (но не слишком сильно, чтобы избежать резких порывов ветра).
Надо сказать, что самыми популярными на сегодняшний день считаются ветрогенераторы с двумя или тремя лопастями. Однако у них, несмотря на большую востребованность, есть много недостатков. В результате больших оборотов повышается нагрузка на мачту и сам генератор, возрастает риск механического повреждения лопастей под воздействием центробежных сил. По этой причине изготовленные для ветряка лопасти должны соответствовать требованиям аэродинамики. Даже малая погрешность, допущенная при конструировании этих элементов ветряка, приведёт к сокращению коэффициента полезного действия устройства.
Самодельные ветряки с быстрым ходом слишком шумные (из-за сильных скачков давления в определённых аэродинамических зонах). Чем большего размера будут лопасти, тем сильнее будет шуметь ветряная станция. Самодельные ветряные станции, к тому же, создают определённый уровень вибрации, которая тем сильнее, чем меньше у них лопастей. Наибольший уровень вибрации и шума издают ветрогенераторы с двумя лопастями (их сложнее всего сбалансировать).
Таким образом, изготавливая ветряную станцию дома, лучше отдавать предпочтение конструкциям с 5-6 лопастями. Это позволит снизить окружную скорость, регулировать диаметр колеса в меньшую или большую сторону, уменьшить нагрузку на ось ветрогенератора.
Создание ротора
При изготовлении роторного механизма нужно правильно подобрать его диаметр, учитывая при этом среднюю скорость ветра (обычно для таких расчётов берут среднегодовой показатель). На этом этапе работ также переделывают шкив генератора (по которому поток воздуха передаётся приводному ремню).
Сборка всех элементов
К ветрогенератору подсоединяют провода, соединяют в дозе цепь. После этого ветряная станция прикрепляется к мачте, проводится фиксация проводов. Далее генератор соединяется в цепь, туда же подсоединяют аккумулятор. Посредством проводов подключается нагрузка. Нужно отметить и то, что скорость у такого самодельного устройства может быть разной и зависит от степени изгиба лопастей. Ветрогенератор, изготовленный по описанной схеме, сможет обеспечить электроэнергией загородный дом или дачу небольших размеров. Кстати, уровень выработки электрической энергии всегда можно увеличить, приподняв мачту на 20-25 м (на такой высоте количество полученной энергии увеличиться в 1.5 раза, а кроме того, полностью устраниться влияние деревьев и кирпичных сооружений).
Защита от сильных порывов ветра
Сооружая самодельную ветряную станцию, необходимо учитывать тот факт, что при увеличении скорости ветра интенсивность вращения крыльчатки ветрогенератора возрастает, что влечёт за собой сильное увеличение нагрузки между рамой и ветряным колесом. Ось генератора зачастую не выдерживает подобных нагрузок и ломается. Кроме того, высокое аэродинамическое сопротивление 6-лопастного колеса провоцирует увеличение нагрузки на мачту в случае сильной скорости ветра. Чтобы увеличить срок эксплуатации самодельного генератора, нужно заблаговременно позаботиться о его защите от сильного ветра.
Для этой цели многие можно использовать обычную боковую лопату, позволяющую снизить давление ветра и предотвратить складывание ветряка. Давление специальной пружины при увеличении интенсивности ветра возрастает и срабатывает защита. В результате этого происходит постепенное складывание ветряка и уменьшение его мощности. Если скорость ветра слишком сильная, то ветряк складывается и перестаёт функционировать полностью.
Некоторые мастера советуют для большей устойчивости ветряка сконструировать ему металлический складывающийся хвост.
Как ухаживать за самодельным ветрогенератором?
Самостоятельно построенный ветряной генератор будет работать эффективно только в том случае, если обеспечить ему необходимый уход. Так, через две недели после установки нужно обязательно снять и проверить все крепления (делать это нужно при отсутствии ветра, чтобы не получить травмы). Раз в полгода необходимо проводить смазку поворотного узла и подшипников ветрогенератора. Если произошла разбалансировка колеса (об этом свидетельствует сильное дрожание на ветру лопастей), то необходимо незамедлительно снять его и устранить неисправность. С такой же периодичностью проверяют и щётки системы токоприёмника. Также нужно заботиться о металлических частях ветрогенератора. Хотя бы раз в пять лет их красят защитными антикоррозийными составами. Немаловажное значение имеет и состояние самого генератора. Устройство нуждается в регулярных проверках на предмет нагрева. Если прибор нагревается сильно, то лучше отдать его в ремонт. Кроме того, необходимо следить за чистотой деталей и контактов. При сильных загрязнениях проведите чистку коллектора и щёток, иначе работа генератора будет малоэффективной.
Видео «Делаем ветрогенератор своими руками»: