Як зробити вітрогенератор своїми руками

Останнім часом досить популярним стало виготовлення вітрових електрогенераторів у себе вдома. Питання про те, як робити вітрогенератор своїми руками, обговорюються на багатьох форумах. Такі станції будуть особливо потрібні в тих місцях, де людина не має доступу до побутової електромережі. Наприклад, мова може йти про віддаленому дачній ділянці.

40ef3b05864267521e4acd734faaa307 Як зробити вітрогенератор своїми руками

Вітрогенератор буде чудовим приладом для економії електрики

Такі станції можна встановлювати у себе на ділянці і в цілях економії електрики. Звичайно, ніхто не забороняє скористатися бензиновими або дизельними генераторами. Але від подібних пристроїв диму й шуму досить багато, а в той же час витрати на паливо не порадують.

Що ж стосується вітрових електростанцій, то подібні споруди здатні заряджати акумуляторні батареї для того, щоб електроприлади в будинку могли харчуватися електрикою навіть у тиху погоду. Враховуючи те, що сьогодні практично немає жодних обмежень за матеріалами, подібні конструкції спорудити може будь-який бажаючий. Головне тут бажання, а також наявність певних засобів і вільного часу.

Варто зауважити, що в залежності від кількості оборотів, які проробляє пропелер станції в хвилину, вітрогенератори розділяються по класу тихохідність, що безпосередньо впливає на потужність.

Потужність як запорука надійності

Напевно багато людей, які цікавилися питанням установки у себе вдома вітрової електростанції, хотіли не тільки холодильник або лампочку живити від генератора, але ще і при необхідності включити потужні батареї для опалення або бойлери. Але в такому разі будувати станцію своїми руками буде складніше.

Варто завжди пам’ятати про те, що складність будівництва генератора буде прямо залежати від його потужності. А тому із зростанням потужності конструктивна складність буде збільшуватися в рази.

7b5e511d407667e6e73eb66f0fdad6ed Як зробити вітрогенератор своїми руками

Принцип роботи вітрогенератора досить простий, потрібен тільки вітер

В якості прикладу малопотужного вітряка можна привести W-HR2, який випускає компанія AVIC. У цього вітрогенератора при потужності до 2 кВт діаметр ротора складає більше трьох метрів. Щоб конструкція отримувала достатньо повітряного потоку, її встановлюють на вежу висотою у 8 метрів, закріплену на поверхні землі за допомогою потужного фундаменту.

Такий вітряк встановлюють за допомогою крана. Так що якщо подумати, то спорудження вітряка є досить складним заняттям. Найчастіше вітроколесо може мати 2, 3, 4, 6, 8 або 12 лопатей:

У наведеній нижче таблиці відображено залежність потужності від діаметра крильчатки генератора і кількості лопатей на ній. Іншими словами, там показано, скільки і якої довжини повинні бути лопаті біля вітряка, щоб він видавав задану потужність. Дані отримані дослідним шляхом за допомогою проведення багатьох тестів. Інформація достовірна у разі застосування вітрогенератора з коефіцієнтом використання вітру в 0,35, а також ККД редуктора і генератора відповідно 0,9 і 0,8.

Таблиця залежності потужності від діаметра колеса і числа лопатей

Потужність, Вт
Зовнішній діаметр вітроколеса при кількості лопатей, м

16
8
6
4
3
2

500
5
7
8,16
9,94
11,48
14

300
3,88
5,46
6,34
7,76
8,98
10,94

100
2,24
3,16
3,68
4,5
5,2
6,34

90
2,12
3
3,48
4,26
4,92
6

80
2
2,82
3,28
4
4,64
5,66

70
1,88
2,64
3,08
3,76
4,34
5,3

60
1,74
2,44
2,84
3,48
4
4,9

50
1,58
1,24
2,6
3,18
3,68
4,48

40
1,42
2
2,32
2,84
3,28
4

30
1,22
1,72
2
1,44
2,82
3,44

20
1
1,42
1,64
2
2,32
2,82

10
0,72
1
1,16
1,42
1,64
2

Ці дані для багатьох можуть здатися завищеними. Наприклад, для станції потужністю в 500 Ватт з трьома лопатями діаметр крильчатки повинен становити більше 11 метрів. Але таких цифр лякатися не варто, адже дані в таблиці наведені для швидкості вітру в чотири метри в секунду. Це швидкість вітру в звичайній місцевості далеко від моря. З її зростанням відповідно буде збільшуватися і потужність генератора.

Варто пам’ятати, що потужність станції буде пропорційною швидкості потоку вітру в кубі. Із зростанням швидкості в два рази, до 8 м/с, потужність зросте у 8 разів. Якщо ж швидкість вітру буде більш високою, тоді необхідно організовувати захист вітростанції від пошкоджень.

Недоліки трьох і двох лопатей

Перш, ніж почати робити вітрогенератор для будинку своїми руками, вам потрібно визначитися з кількістю лопатей. Найпоширенішими на сьогодні є дво – і трилопатеві генератори. Але вони мають певні недоліки.

Високі обороти в процесі роботи ведуть до виникнення досить високих гіроскопічних і відцентрових сил. Перші істотно збільшують навантаження на вісь генератора, щоглу та кріплення, в той час як відцентрові постійно перебувають у прагненні розірвати лопаті на шматки.

b9b42e864a79e5a294d0e274f7a980c1 Як зробити вітрогенератор своїми руками

Схема створення двох – і трилопатевого вітроколеса

Схема створення двох – і трилопатевого вітроколеса

Чим швидше буде обертатися гвинт, тим вищою буде сила тертя його об повітря. Саме тому лопаті швидкохідного колеса мають високі вимоги до якості аеродинаміки. Навіть мізерні похибки зможуть в рази скоротити коефіцієнт корисного використання вітрового потоку. Крім цього, варто подбати про формою лопатей таких вітроколіс. Вона повинна нагадувати крило літака. Якщо ж мова йде про тихохідному гвинті, то зробити його може кожен бажаючий, на відміну від вимагає більшої точності швидкохідного.

Швидкохідні вітряки з такими крильчатками видають дуже багато шуму. Така ситуація спостерігається тому, що навіть лопаті з високою аеродинамікою створюють зони, в яких серйозно скаче тиск, а про кустарних вентиляторах і зовсім не йдеться. Відповідно, чим більшими будуть лопаті вітроколеса, а також його окружна швидкість, тим більше шуму в процесі роботи воно буде створювати. Так що такий вітряк на даху будинку встановити не вийде, в іншому випадку можна серед ночі прокидатися під звуки злітає авіатехніки.

І останнім, але не менш важливим недоліком таких вітряків є те, що від кількості лопатей буде залежати кількість вібрації. Оскільки двухлопастні вітряки збалансувати складно, то і шуму вони будуть видавати більше.

Довжина лопатей

Враховуючи все вищесказане, краще споруджувати вітряки з 5-6 лопатями. У такому випадку окружна швидкість буде нижче, навантаження на вісь генератора впаде, а на додачу ще й діаметр колеса можна буде зробити меншим, ніж у випадку з 3 лопатями. Беручи до уваги дані з вищевказаної таблиці, можна розрахувати максимальну довжину лопаті для вітрової електростанції.

Природно, виготовити гвинт діаметром 3 метри з шістьма лопатями буде досить складно. Важко навіть уявити встановлення такої споруди на щоглу, яка повинна бути дуже міцною. Те ж саме стосується і балансування – навряд чи вийде зробити це на сто відсотків.

6b595347bc4e63ca2bc3a5ecb22ed1bc Як зробити вітрогенератор своїми руками

Лопаті можна виготовити з будь-якого матеріалу

Але якщо діаметр буде перебувати на рівні 2 метрів, тоді всі роботи по силам навіть початківцям ентузіастам. Багато можуть захотіти ще більше збільшити корисну потужність свого генератора, і захоче спорудити колесо з 12 лопатями. Це потребує більше зусиль, часу і матеріалів. При такій кількості лопатей вітер швидкістю 8 м/с дозволить отримувати 500 Вт потужності.

Але таке колесо буде дуже тихим, а це спричиняє додаткові і нікому не потрібні проблеми. У першу чергу це стосується тихохідність вітроколеса подібної конструкції. Враховуючи її низький рівень, майстер повинен буде спорудити спеціальний редуктор, що істотно ускладнить конструкцію станції і зробить її ще більш дорогої. Можна говорити з впевненістю, що найбільш підходящим для ентузіастів варіантом буде вітроколесо діаметром в 2 метри і 6 лопатями.

Захист станції від сильного вітру

Варто зауважити, що вертикальний вітрогенератор своїми руками зробити можна, і він буде володіти більш високими показниками робочої швидкості вітру, ніж горизонтальні. Максимальна швидкість вітру, допустима для експлуатації вітрової електростанції, дорівнює 8-9 метрів в секунду. У разі перевищення даного показника швидкості потоку повітря, роботу станції необхідно обмежувати. Причому робити це потрібно навіть у тому випадку, якщо вітряк відноситься до типу тихохідних.

Звичайно, навряд чи вітроколеса вдасться розкрутитися до такої швидкості, що воно зруйнується. Але якщо вітер сильний, то тиск на хвіст оперення значно збільшується, а в разі різкої зміни напрямку потоку повітря генератор буде різко крутитися.

00e26ef0e9bf2cef6b8e82aba2f7cef9 Як зробити вітрогенератор своїми руками

Беручи до уваги те, що при високих показниках швидкості вітру крильчатка генератора здатна обертатися досить швидко, то вся конструкція перетворюється в гіроскоп, що противиться будь-яких поворотів. Це стає причиною зосередження на валу генератора значних навантажень між вітроколеса і рамою.

В історії існує багато випадків, коли ентузіасти зводили свої власні електрогенератори, але не передбачали ніякого захисту від сильного вітру. В результаті цього у них навіть міцні осі автомобільного генератора не витримували всій навантаження і ламалися, як сірники.

Крім усього іншого, обране раніше 6-лопатеве колесо з діаметром в 2 метри буде володіти високими показниками аеродинамічного опору. При сильному вітрі це загрожує високими навантаженнями на щоглу. А тому для більш надійної і тривалої експлуатації вітрогенератора, варто подбати про захист.

Простіше всього використовувати для подібних цілей так звану бічну лопату. Це досить простий пристрій, здатне істотно заощадити кошти, сили та час, витрачені на зведення станції.

Робота такого пристрою полягає в тому, що при робочому вітрі зі швидкістю 8 м/с тиск вітру на конструкцію нижче тиску пружини захисту. Це дозволяє генератору працювати в звичайному режимі і триматися за вітром за допомогою оперення. Щоб в робочому режимі вітряк не складався, є розтяжка між бічною лопатою і хвостом. Але при сильному вітровому потоці, тиск на вітроколесо перевищує силу тиску пружини, у результаті спрацьовує захист. Коли генератор починає складатися, вітровий потік потрапляє на вітрогенератор під кутом, що серйозно скорочує його потужність.

При дуже високих показниках швидкості вітру захист повністю складає генератор, який лягає паралельно напрямку вітрового потоку. В результаті практично повністю припиняється робота вітряка. Варто зауважити, що в такому разі хвіст оперення не кріпиться жорстко з рамою, а має можливість обертання. Шарнір, який при цьому використовується, повинен виготовлятися з високоміцної сталі, а його діаметр не повинен бути менше 12 міліметрів.

Правильний догляд

Щоб электроветрогенератор працював як можна більш ефективно, варто потурбуватися про його звільнення. Тихохідний вітрогенератор, навіть якщо він зроблений своїми руками, досить добре запускається при низькій швидкості вітру. Але щоб його робота була нормальною, варто дотримуватися виконання визначених правил.

Через два тижні після першої установки генератор необхідно демонтувати і перевірити всі кріплення. Варто робити все при слабкому вітрі, в іншому випадку високий ризик травматизму.

Підшипники генератора і поворотного вузла конструкції повинні змазуватися не рідше одного разу на півроку. При найменших ознаках того, що вітроколесо разбалансировалось, потрібно зняти його і усунути несправність. В якості ознаки подібних неприємностей може служити тремтіння лопатей навіть у тому випадку, якщо генератор встановлений за вітром.

Раз на півроку варто приділяти і кілька хвилин на перевірку щіток системи струмоприймача. Раз на 2-5 років необхідно фарбувати металеві деталі станції, щоб уникнути корозії і інших неприємностей.

c236df1c11aec84e7e2bf1b548d4280f Як зробити вітрогенератор своїми руками

Вітрогенератор вимагає постійного догляду, не забувайте про це

Крім усього іншого, велику роль в даній установці відіграє стан генератора, а тому йому потрібно приділити особливу увагу. Варто регулярно перевіряти його на нагрівання. Якщо на генераторі складно утримати руку, тоді краще віддати його в майстерню, в якій усунуть несправність. Також дуже важливим є стан не тільки щіток, але і колектора. У разі наявності на контактах забруднення, його тут же потрібно відчистити, в іншому випадку робота буде неефективною.

Потрібно стежити за механічним станом цих контактів, адже при великій виробленні ефективність роботи генератора падає в рази, а крім усього іншого, можуть спостерігатися побічні ефекти у вигляді згорілих обмоток, перегріву генератора і т. д.

Якщо ж процес створення і догляду своїми руками для людини здається дуже складним, тоді можна купити вітрогенератор для будинку і захистити себе від різних неприємностей. Щоправда, в такому разі про економію коштів можна буде забути.

Оцініть статтю
Довідник корисних порад