Не следует недооценивать ту мощь, с которой ветер может воздействовать на объекты окружающей среды. Эта сила увеличивается пропорционально кубу скорости ветра! По этой причине, если есть необходимость, мачту стоит надежно закрепить с помощью растяжек.
Ветрогенератор 200 Ватт своими руками
В настоящее время альтернативная энергетика стремительно развивается. На рынке представлены солнечные панели на любой вкус, однако, как правило, их стоимость оставляет желать лучшего. Недавно я наткнулся на солнечную батарею мощностью 12 вольт и 0.5 киловатт, которая была достаточно привлекательной по цене — 1000 долларов. Но стоит ли тратить 1000 долларов за пол киловатта? Я считаю, что это может быть выгодным, однако за такие деньги можно оплатить несколько лет потребления электроэнергии, так что на данный момент это не самый лучший вариант. В отличие от солнечных панелей, установка ветростанции будет более целесообразным вложением для производства электроэнергии. Учитывая это, у меня возникла идея создать ветрогенератор малой мощности самостоятельно. Первоначально я задумывал проект ветростанции мощностью полкиловатта, но из-за нехватки ресурсов было решено сделать генератор всего на 200 Ватт. Поскольку бюджет был ограничен, мне пришлось выполнять все работы самостоятельно. Готовые ветрогенераторы имели довольно высокую цену, не говоря уже о стоимости инверторов и аккумуляторов. Однако мне повезло: на рынке старье я нашел двигатель постоянного тока на 24 вольта всего за 20 долларов! К тому же вал двигателя (ротор) вращался очень легко, а согласно документации его мощность составляла 300 Ватт. Главное — мне не нужно было дорабатывать двигатель, так как он и так подходил в качестве готового генератора.
Следующий шаг — найти редуктор. Безусловно, для генерации высокого тока важно, чтобы ротор вращался на скорости, не менее 1000 об/мин, что и заставляет меня искать редуктор. По предварительным подсчетам, мой пропеллер вращается со скоростью 60 об/мин, и, с учетом потерь мощности, нужно увеличивать число оборотов. Редуктор мне удалось раздобыть от электродвигателя, такие двигатели довольно часто встречаются, и один подобный мне подарил друг. Эти электродвигатели обычно предназначены для маломощных приложений. Ниже представлены числа оборотов на выходе редуктора для некоторых моделей таких двигателей:
РД-09 1,75 об/мин.
РД-09 2,5 об/мин.
РД-09 4,4 об/мин.
РД-09 8,7 об/мин.
РД-09 15,5 об/мин.
РД-09 30 об/мин.
РД-09 76 об/мин.
РД-09 185 об/мин.
СД-54 2,24 об/мин.
СД-54 3,14 об/мин.
СД-54 5,59 об/мин.
СД-54 10,94 об/мин.
СД-54 19,59 об/мин.
СД-54 24 об/мин.
СД-54 38,4 об/мин.
СД-54 60 об/мин.
СД-54 96 об/мин.
Д-32 24 об/мин.
ДСМ-2-П-220
ДСМ-0,2-П-220
ДСМ-1/300-П-220
ДСОР-32-15-2 
Двигатель РД-09 с передаточным отношением 1:75 — именно то, что нужно! Двигатель был вскоре разобран. Электрическая его часть нам не пригодится, мы используем только редуктор. Таким образом, мы получили генератор, оснащенный редуктором. На этом этапе мы приостанавливаем работу и начинаем разрабатывать электрическую часть нашей ветроэлектрической системы. 
Генератор обеспечивает выходное напряжение 24 вольта при минимальной скорости 2000 об/мин (для тестирования ротор генератора был подключен к ротору электромотора от пылесоса; данный мотор, для экспериментов, следует дооснастить регулятором оборотов). Нам требуется получить как минимум 13-14 вольт для подзарядки аккумуляторов. Учитывая, что у нас в регионе постоянно дует ветер и довольно сильные, мы можем считать эту задачу решенной! 
Преобразователь представляет собой достаточно сложный элемент конструкции, он необходим для повышения напряжения с аккумулятора до переменного 220 вольт (сетевое напряжение) с частотой 50-60 герц. В интернете можно найти огромное количество схем таких преобразователей на любой вкус. Изначально я думал не усложнять себе жизнь и приобрести готовое устройство, но цены на них довольно высоки. Например, непонятный преобразователь от неизвестного производителя мощностью 300 Ватт стоил около 40 долларов. В итоге я решил ещё один день потратить на сборку преобразователя. Максимальная мощность устройства невелика — всего 200 ватт, но для маленькой самодельной установки это вполне достаточно; от него можно запитать несколько энергосберегающих ламп, телевизор, зарядить мобильный телефон, ноутбук и другие устройства. 
Схема была выбрана после долгих поисков. Данная схема способна развивать до 400 Ватт. Изначально я не верил, но в дальнейшем убедился в этом на собственном опыте. Схема имеет высокое качество, транзисторы в ней остаются холодными, а даже при максимальной нагрузке температура радиаторов повышается всего на 5-10 градусов. 
Для сборки преобразователя использовались доступные компоненты, и в результате на него было потрачено всего 10 долларов. Транзисторы обошлись в 3 доллара за штуку (2 шт.), микросхема — 1.5 доллара (1 шт.), резисторы и конденсаторы — 3 доллара. Трансформатор был намотан на Ш-образном сердечнике от компьютерного блока питания. Сперва с него необходимо снять все обмотки и намотать новые. Первичная обмотка состоит из 6 жил провода диаметром 0.5 мм (каждая жила) и содержит 12 витков с отводом от середины. Обмотку удобно выполнять жгутом. Затем укладываем изоляцию из конденсаторной бумаги и наматываем вторичную обмотку, её наматываем в том же направлении, что и первичную. Вторичная обмотка состоит из 140 витков провода диаметром 0.7 мм.
Полевые транзисторы использованы типа IRL2505. Генератор, задающий частоту, выполнен на микросхеме КР1211ЕУ1, частота преобразователя регулируется при помощи переменного резистора R4 на 1 мегаом. 
Теперь стоит обратиться к механической части ветрогенератора. Лопасти, которые будут представлять собой ротор, были изготовлены из старых лыж, так как другого материала под рукой не оказалось. Ротор был сделан в форме звезды. Длина каждой лыжи составляла 1.5 метра, но пришлось укоротить их на 10 см. Он состоит из 3 досок, параметры таковы: длина 1400 мм, ширина 100 мм, толщина 10 мм. Редуктор крепится к ротору при помощи холодной сварки. Доски ротора устанавливаются на вал с помощью той же холодной сварки, но для дополнительной надежности сначала на нижней стороне каждой доски делаются два отверстия, и доски прикрепляются к валу с помощью шурупов, а затем сверху дополнительно фиксируются холодной сваркой. 
Вал ротора сделан из куска пластиковой трубы диаметром полдюйма, которая принимает на себя вал редуктора и фиксируется с помощью шурупов, которые сжимаются вокруг вала ротора с обеих сторон. Вал последней передачи редуктора соединен с генератором. Соотношение редукции необходимо установить 1:60; при средней скорости ветра ротор вращается со скоростью 60 об/мин, что обеспечит в среднем 1000 об/мин для генератора. Эти расчеты были сделаны для плавного ветра со скоростью 5-8 м/с, хотя ротор начинает вращаться даже при ветре со скоростью 2 м/с. 
Ветряк оказался довольно устойчивым, и даже при сильных ветрах работа не прерывается. Постоянный ток от генератора заряжает автомобильный аккумулятор с номиналом 12 Вольт и 60 Ампер. Генератор способен заряжать аккумулятор за 4 часа при среднем ветре. Эта система прекрасно подходит для жизни в загородном доме: она полностью удовлетворяет энергетическим потребностям небольшой семьи. Конечно, не стоит включать обогреватель, но энергосберегающие лампы, несколько телевизоров и DVD-проигрыватель можно смело подключать. Возможно подключение компьютера, хотя максимальная мощность генератора составляет 200 Ватт. Однако аккумулятор достаточно мощный, чтобы обеспечивать компьютеру питание на 1.5-2 часа. Подсчитаем затраты на создание ветряка: генератор — 20 долларов, редуктор (который я получил бесплатно) — в среднем 10 долларов, преобразователь — 10 долларов, затраты на шурупы, гайки, втулки и другие мелочи — не более 10 долларов, новый аккумулятор можно приобрести за 50 долларов, а старый аккумулятор от автомобиля вполне подойдет. За лопасти денег тратить не придется, так как пара старых лыж у каждого найдется. В итоге: без аккумулятора расходы составляют максимум 60 долларов, с аккумулятором — не более 110. Стоит ли это затеять? Безусловно! Создание ветрогенератора своими руками — уже значительное достижение в жизни! Генератор был установлен на крыше на высоте 5-7 метров от земли и работает отлично уже год. Для написания этой статьи мне пришлось его разобрать. Думаю, человек с терпением, имея все нужные детали и материалы, сможет собрать эту ветряную станцию всего за 5 дней (я собрал за неделю, но два дня ушло на проектирование — здесь представлен полный проект, так что вам не придется делать расчеты). Чтобы избежать воздействия влаги и повысить прочность, на лопасти ротора был нанесен слой эпоксидной смолы. Генератор с редуктором находится в пластиковом корпусе.
Оценить статью
Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.
Комментарии (25)
Для добавления вашей сборки необходима регистрация
Интересная статья, хотелось бы узнать КПД преобразователя и чем вызван выбор ферритового сердечника для трансформатора? Насколько я знаю, для частоты 50 Гц используют шихтованную электротехническую сталь, а ферриты предназначены для работы на более высоких частотах.
Пробовал. По большому счету плюсы в этом только в автономности. Она, в свою очередь, никогда не окупится.
Неплохо было бы добавить в схему диод и стабилизатор на 12В для зарядки. И защиту от обратного пробоя. Эх, жаль, что такие конструкции можно использовать только в удаленных местах, где нет полиции. Иначе сначала оштрафуют на 5 тысяч рублей, а потом и посадить могут на год за незаконное использование энергии ветра. У нас на даче один человек поставил такую конструкцию. Сначала к нему пришел «добрый малый», всё расспрашивал, фотографировал, сам хочет такое поставить, а потом налоговая служба с ордером. Человек заплатил штраф, отключил электрическую установку, все провода перепилил. При этом сам ветряк был детский, с пропеллером для красоты. Повторное посещение и угрозы заставили его убрать конструкцию, чтобы другие не подумали, что ему можно, а другим — нельзя. Солнечные панели пока не запрещены, многие устанавливают их в умеренных широтах. Но и это вопрос до первых криков в парламенте о том, что «нарушается экология». Вообще, я бы приварил ось генератора к велосипеду вместо педалей и прикрепил бы на спицы пропеллеры. Скорость можно регулировать переключением звездочек.
Интересный вопрос, и я с радостью отвечу. Дело в том, что подходящего трансформатора не оказалось под рукой, а размер ферритового тоже существенный. Импульсный трансформатор имеет нормальный коэффициент мощности, и таких полно в старых блоках питания (а у меня их тогда было много), вот и решил использовать феррит. Кроме того, современные преобразователи 12-220 В тоже на ферритовых трансформаторах, а выходная мощность у них 50-60 Гц. Но вот у меня проблема: частота нормальная, но импульсы квадратные и трансформатор начинает жужжать, а получить синусоиду очень сложно.
В таком случае трансформатор будет жужжать, импульсы также будут квадратными и мощность не будет естественной! По схеме трансформатор должен быть стальным? Уверен! А конденсатор во вторичке нужно подбирать в соответствии с показателями индуктивности вторичной обмотки, в итоге получается параллельный контур на частоту 50 Гц, а у вас остается бесплатная конструкция! Так что замените феррит на ленточный магнитопровод.
Редуктор не износился в отсутствие смазки? Шестерни довольно хрупкие!
Синусоида может быть хорошо получена с помощью ШИМ и МК на выходе из МК НЧ-фильтра, который реализуется с помощью 4 ключей на МОП-транзисторах или уже готовых микросхемах, а затем подается на трансформатор, магнитопровод которого выполнен из ленточной стали. Если всё нормально смонтировать и зафиксировать с помощью стяжки, то он будет функционировать безшумно. Соответственно, можно получить КПД более близкий к 0.9 и довольно стабильные характеристики 🙂
Ветрогенератор на 220В полностью своими руками
Для жителей местностей, открытых сильным ветрам, грех не воспользоваться этим природным богатством и не изготовить небольшой ветряной генератор. Он станет источником бесплатной электроэнергии, которую можно будет получать круглосуточно. Предлагаемая конструкция ветряка способна выдавать напряжение 220В, что позволяет использовать его в сочетании с некоторыми не слишком требовательными потребителями без необходимости в дополнительном оборудовании.
Материалы:
- Туристический газовый баллон;
- листовая сталь толщиной 1-2 мм;
- болты и гайки М6;
- магниты от двигателя электровелосипеда – 16 шт.;
- эмалированная медная проволока;
- эпоксидная смола;
- алюминиевая профильная труба 10х10 мм;
- пластиковая канализационная труба диаметром 110 мм.
Чтобы изготовить ветряк, необходимо вырезать из туристического газового баллона или трубы диаметром 200 мм два кольца шириной 10 и 25 мм.
Далее под каждое кольцо из листовой стали вырезаются заглушки. Эти диски ввариваются в кольца.
В детали широкого кольца необходимо просверлить центральное отверстие для вала ветряка. Эта заготовка станет корпусом статора.
Вторая заготовка будет использована для ротора. Её необходимо разделить на 3 равные сектора, а на полученных линиях приварить по 2 болта, на которые впоследствии будут крепиться лопасти.
В центр детали ротора внутрь под прямым углом приваривается вал, на котором будет происходить вращение. Его можно отрезать от якоря любого сгоревшего мотора.
Под вал ветряка подбираются два подшипника, или их можно взять с донора мотора. Подшипники необходимо запрессовать в отрезок трубки. Если нет трубы подходящего диаметра, можно разрезать вдоль имеющуюся большую трубы, сжать её и заварить.
Классификация ветровых электростанций для частного дома
Агрегат, преобразующий кинетическую энергию воздушного потока (ветра) сначала в механическую энергию вращающегося ротора, а затем в электрическую энергию, имеет несколько названий: ветрогенератор, ветроэлектрическая установка (ВЭУ), обиходное название — ветряк. Они классифицируются на три категории: промышленные установки для работы на производственных предприятиях; коммерческие, которые вырабатывают электроэнергию на продажу; и бытовые для личного использования.
В зависимости от расположения оси основного ротора в классификации выделяют два типа устройств: вертикальные и горизонтальные. В вертикальных установках ось турбины располагается вертикально по отношению к земле, что позволяет им работать даже при не сильном ветре.
В горизонтальных машинах ось ротора вращается параллельно поверхности земли. Они обладают большей мощностью для преобразования энергии ветра в электрический ток. Прежние модели ветряков не генерировали электричество, но использовались для помола муки, откачивания воды и выполнения множества других полезных задач.
Ветрогенератор становится отличным решением вопроса электроснабжения загородного дома. В некоторых случаях другого решения просто не существует.
Базовое устройство и принцип действия ветряков-генераторов
Любой ветрогенератор преобразует энергию потоков воздуха в электроэнергию. Под воздействием ветра ротор ветряка начинает вращаться и передает вращение через трансмиссию ротору электрической машины, где и осуществляется выработка электрического тока. При этом электрические машины могут быть различны. Можно использовать ветрогенератор с мотором от стиральной машины или построить самодельный генератор на основе неодимовых магнитов.
Штормовое предупреждение!
После того как электронные компоненты генератора собраны, всё готово к превращению силы ветра в электроэнергию! Теперь перед вами открываются возможности владельца ветрогенератора.
Наш генератор, впрочем, это не более чем экспериментальное устройство, недорогая практически демонстрация принципов работы ветряных турбин, которое может быть полезным, например, в учебных заведениях. Эта турбина не предназначена для работы при сильных ветрах. Когда турбина пустует или если сила ветра превышает 6 по Бофорту, всю конструкцию нужно убрать и спрятать.
Велосипедное колесо и лопасти из труб не рассчитаны на постоянное использование, особенно при сильном ветре. Однако вы можете самостоятельно укрепить конструкцию, если хотите, чтобы ветрогенератор работал на постоянной основе. Могу сказать, что моя конструкция оказалась прочнее, чем я ожидал. Я оставил её в саду, и она функционировала там при любой погоде, пока не вышла из строя одна из растяжек. В результате мачта упала, и одна из лопастей турбины сломалась.
Если вы интересуетесь темой ветрогенераторов, можете ознакомиться с этим материалом и посмотреть данное видео. Загляните на сайт, посвященный генератору Chispito. Вот и еще несколько полезных ресурсов.
А вы хотите создать свой собственный ветрогенератор?
Запуск и оценка эффективности
Даже если ветрогенератор был построен по всем правилам, неверный выбор места для мачты может стать причиной ошибочных результатов. Установка должна быть вертикальной. Генератор с лопастями целесообразно размещать на максимальной высоте — там, где преобладают сильные ветры. На близком расстоянии не должно быть построек, крупных объектов, или отдельно стоящих деревьев, потому что всё это может загораживать потоки воздуха. В случае обнаружения или малейших помех необходимо разместить генератор на соответствующем расстоянии от них.
Когда установка начнёт функционировать, подключите к ветви генератора мультиметр и проверьте, присутствует ли напряжение. Если напряжение присутствует, систему можно считать готовой к полноценной эксплуатации. После этого стоит выяснить, какое напряжение будет поступать в дом и каким образом это осуществится.
Процесс подключения в доме
После сборки практически бесшумного ветряка с хорошей мощностью вам потребуется подключить его к бытовым приборам. Если вы создаете устройство самостоятельно, следует обязательно купить инверторный преобразователь с эффективностью 99%. В этом случае потери при переходе постоянного тока в переменный будут минимальными, а в корпусе будут находиться три элемента:
- Аккумуляторный блок. Он позволяет накапливать созданную устройством энергию.
- Контроллер заряда. Это устройство значительно продлит срок службы аккумуляторных батарей.
- Преобразователь. Он преобразует постоянный ток в переменный.
Кроме этого, можно устанавливать оборудование для питания осветительных приборов и бытовой техники, которые могут работать на напряжении 12-24 Вольта. При этом необходимость в инверторном преобразователе отсутствует. Для бытовых приборов, предназначенных для приготовления пищи, лучше использовать газовые плиты, подключенные к баллону.
