Владение собственным ветрогенератором весьма выгодно. С одной стороны, человек получает электроэнергию бесплатно. С другой – электричество можно добывать в отдаленных районах, где нет линий электропередач. Ветряк — это устройство для преобразования кинетической энергии ветра. Многие мастера научились собирать вертикальный ветрогенератор своими руками, и сейчас мы узнаем, как это делается.
Устройство и разновидности ветряков
Ветрогенераторы принято называть ветровыми электростанциями. Из электрооборудования и механического устройства – ветряка, складывается единая система ВЭС. Электроустановка преобразует ветер в энергию.
Ветрогенераторы отличаются разнообразием, однако по месту положения вращающейся оси можно выделить две основные группы.
Ветряки с горизонтальной осью вращения наиболее популярны. Электроустановка характеризуется высоким КПД. Сам механизм более устойчив к ураганам, а при слабом ветре запуск ротора осуществляется быстрее. Мощность у горизонтальных ветрогенераторов регулируется проще.
Ветряки с вертикальной осью вращения функционируют при малой скорости ветра. Турбины бесшумны и просты в изготовлении, поэтому часто устанавливаются мастерами на своих участках.
Однако особенности конструкции вертикального ветряка ограничивают его установку низко над землей. Это снижает эффективность электроустановки.
Ветрогенераторы разделяют по виду рабочего колеса.
- В моделях с пропеллерами или крыльями лопасти установлены перпендикулярно валу.
- Роторные модели также называются карусельными. Их используют в вертикальных ветряках.
- Модели барабанов также оборудованы вертикальной рабочей осью.
Для получения ветровой энергии промышленными масштабами применяют пропеллерные ветряные электростанции. Барабанные и карусельные модели обладают большим размером и менее эффективной конструкцией механизма.
Все ветряные установки можно оснастить мультипликатором. В работе этот редуктор издает значительный шум. В бытовых ветряных установках мультипликаторы применяют редко.
Принцип работы ветряка
Принцип работы ветрогенератора одинаков независимо от конструкции и внешнего вида. Энергия генерируется при вращении лопастей, из-за чего между ротором и статором создается магнитное поле, являющееся источником энергии для производства электричества.
Как выяснилось, ветрогенератор состоит из двух главных частей: вращающегося механизма с лопастями и генератора. Мультипликатор, который установлен на ветряк, увеличивает обороты рабочего вала.
Вращение ротора генератора создает переменный ток с тремя фазами. Энергия поступает на контроллер, а от него к аккумулятору. Инвертор в цепи преобразует ток до стабильных значений и передает его по сети потребителю.
Ветряк industrial craft 2
Ветроэнергетический генератор industrial craft 2 широко известен благодаря модифицированному блоку для получения энергии ветра. Мощность установки рассчитывается путем умножения суммы скоростей его рабочих органов на 0,1. Размер рабочей области определяется габаритами ротора. Во время вращения он вырабатывает кинетическую энергию kU, а не электрическую EU.
Скорость вращения лопастей регулируется порывами ветра. Наилучшая скорость отмечается на высоте от 160 до 162 метров. Во время грозы ветер ускоряется на 50%, при обычном дожде — на 20%.
Ветровые генераторы Industrial Craft 2 отличаются размером и материалом лопастей, а также максимальной силой ветра, при которой возможна работа.
- Ротор из дерева с лопастями размером 5×5 предназначен для работы в диапазоне ветровых скоростей от 10 до 60 м/с.
Ротор из стали с лопатками размером 7×7 предназначен для работы в диапазоне скоростей от 14 до 75 оборотов в минуту. - Стальной ротор с лопастями размером 9×9 предназначен для работы в диапазоне скоростей потока воздуха от 17 до 90 м/с.
- Углеволоконный ротор с лопатками размером 11×11 предназначен для работы в диапазоне скоростей воздушного потока от 20 до 110 м/с.
Ветряные генераторы Industrial Craft 2 нужно устанавливать не рядом, обратив их друг к другу спинами.
Самостоятельное изготовление вертикального ветрогенератора
Изготовить самостоятельно ветряк с вертикальным валом проще всего. Для лопастей используют любой материал, устойчивый к влаге и солнцу, а также легкий. В качестве материала для лопастей домашнего ветрогенератора можно использовать ПВХ трубу, применяемую в строительстве канализации. Этот материал отвечает всем перечисленным требованиям. Из пластика вырезают четыре лопасти высотой 70 см, плюс две таких же делают из оцинковки. Жестяным элементам придают форму полукруга, после чего фиксируют с обеих сторон трубы. Остальные лопасти крепят на одинаковом расстоянии по кругу. Радиус вращения такого ветряка составит 69 см.
На следующем этапе собирается ротор. Для этого понадобятся магниты. Два ферритовых диска диаметром 23 см берут сначала. Шесть неодимовых магнитов размером 165 см с помощью клея крепят на один диск, между которыми при диаметре магнита образуют угол 60 градусов. оЕсли элементы размером меньше, их количество увеличивается. Магниты приклеивают не хаотично, а меняют поочередно полярность. На второй диск аналогичным способом крепят ферритовые магниты. Всю конструкцию обильно проливают клеем.
Изготовление статора – самый сложный этап. Требуется найти медный провод толщиной 1 мм и из него сделать девять катушек по 60 витков в каждой. Готовые катушки собирают электрическую схему статора, выкладывая их по кругу.
Сначала соединяют концы первой и четвертой катушки. Затем – второй свободный конец четвертой с выходом седьмой катушки. Получился элемент одной фазы из трех катушек. Схему второй фазы собирают из следующих по очередности трех катушек, начиная со второго элемента. Третью фазу собирают аналогично, начиная с третьей катушки.
Из фанеры вырезают форму для крепления схемы. На неё сверху помещают стеклоткань, по ней раскладывают схему из девяти катушек. Всё заливают клеем и оставляют до полного застывания. Через сутки ротор со статором можно соединить. Сначала кладут ротор магнитами вверх, на него располагают статор, а сверху укладывают второй диск магнитами вниз.
Пришло время собирать ветроэнергетическую установку. Ёё конструкция включает рабочее колесо с лопастями, аккумулятор и преобразователь частоты. Для усиления вращательного момента рекомендуется добавить редуктор. Сборка ведётся в следующем порядке:
- Из стали изготавливают мачту: используют уголки, трубы или профиль, которые затем сваривают. Высота мачты должна быть достаточной для того, чтобы рабочее колесо с лопастями поднялось выше линии кровли.
- Фундамент под мачту заливают, обязательно армируют и предусматривают выступы из бетона для анкеров.
- Затем к мачте крепят колесо для работы с генератором.
- После размещения мачты на фундаменте её закрепляют с помощью анкерных устройств, а затем усиливают стальными тросами. Для этого можно использовать стальные тросы или прутья толщиной 10-12 миллиметров.
После завершения сборки механической части ветрогенератора приступают к соединению электрической схемы. Генератор вырабатывает трехфазный ток. Для получения постоянного напряжения в схему включается выпрямитель на базе диодов. Аккумулятор заряжается под контролем автомобильного реле. Цепь завершает инвертор, подающий в домашнюю сеть 220 вольт.
Выходная мощность данного ветрогенератора определяется скоростью ветра. При скорости 5 м/с электроустановка производит около 15 Вт, при 18 м/с – до 163 Вт. Для увеличения производительности мачту ветряка удлиняют до 26 метров. На такой высоте скорость ветра выше на 30%, а значит, электричества получается примерно в полтора раза больше.
Видео демонстрирует процесс сборки генератора для ветроустановки.
Сборка ветрогенератора требует знаний основ электротехники, способности читать схемы и работы с паяльником.
