Забезпечення електроенергією далеко розташованих селищ - проблема, яка давно і гостро стоїть перед забудовниками та власниками житла. Досить часто забудова на ділянках відбувається набагато раніше, ніж туди проводять блага цивілізації. Вирішити дану проблему можна за рахунок альтернативних джерел енергії: сонця або вітру.
зміст
Переваги та недоліки вітрових генераторів
Існує безліч думок, що альтернативна енергетика неефективна але, незважаючи на це, такі прилади як: вітрогенератори, сонячні батареї і колектори можна вже зустріти в деяких селищах. Але використання таких пристроїв не скрізь можливо, тому як їх робота дуже залежить від природних факторів. Так, сонячні батареї не можуть забезпечити повністю потребу будинку в енергії, так як вимагають величезної площі для генерації 1 КВт. Та й сонячна активність в середніх широтах протягом року не однакова. У зимовий час ефективність сонячних панелей буде мінімальною. Вітрогенератори для дому володіють достатньою потужністю, щоб забезпечити невелика будова електроенергією. При цьому в деяких місцях, наприклад, в приморських районах, величина вітру практично постійна, що дозволяє використовувати вітряк, як основне джерело енергії.
Недоліком отримання електроенергії з вітру є велика вартість обладнання. Заводські моделі коштують від 1000 тис. Доларів та 1 КВт потужності, що робить їх недоступними для широкого кола користувачів. Однак, цю проблему можна вирішити, зробивши його самостійно. Про те, як зробити вітрогенератор своїми руками - розповімо далі.
Різновиди вітрових генераторів
В даний час використовується велика кількість різних моделей вітрогенераторів, які відрізняються як за принципом дії, так і за кількістю лопатей і матеріалу їх виготовлення.
По осі обертання вітряки діляться на:
- Вертикальні. Вісь обертання генератора в такій конструкції перпендикулярна землі. Завдяки тому, що всі деталі генератора знаходяться внизу, його легко монтувати і обслуговувати. Однак, ефективність такої конструкції не надто висока.
- Горизонтальні. У них вісь обертання генератора паралельна землі. Такі установки більш популярні як для домогосподарств, так і для виробництва електроенергії в промислових масштабах.
За кількістю лопатей вітрогенератори бувають:
- Двухлопастні.
- Трилопатеві (найпопулярніші моделі).
- Багатолопатеву. Багатолопатеву вітрогенератори рідко застосовуються для вироблення електроенергії. Найбільш часто їх використовують в якості приводу водяних насосів.
За матеріалом виготовлення лопатей:
- Вітрильні генератори.
- Генератори з жорсткими лопатями. Вітрильні вітрогенератори простіші у виконанні, але не довговічні і мають низьку ефективність, ніж моделі з лопатями з металу або склопластику.
Розглянемо характеристики вітрового генератора. Так, принцип роботи даного пристрою досить простий. Потік вітру, який спрямований на лопаті, піднімає їх, змушуючи вал ротора обертатися. Завдяки магнітів на роторі при його обертанні навколо котушок мідного дроту створюється електричний струм, який надходить на акумулятор. Останній, в свою чергу, живить мережу будинку при необхідності.
Пристрій вітрового генератора
Вітрогенератор складається з декількох основних частин:
- Щогла. Є опорою всієї конструкції. Її висота залежить від того, де буде встановлюватися вітрогенератор. Чим вище загородження, які перешкоджають вільному проходженню повітря, тим вище повинна бути щогла. Для побутового вітрогенератора щогли виготовляють із сталевих труб або звареної конструкції.
- Генератор. Пристрій, який перетворює кінетичну енергію вітру в електричну енергію. Генератор можна використовувати як стандартний, так і намотати його самостійно.
- Лопаті. Завдяки лопатей, які піднімаються від потоку вітру, обертається вітрогенератор.
Виготовлення вертикального вітрового генератора роторного типу
Потужності подібного вітрогенератора цілком достатньо, щоб забезпечити електрикою невелике дачний будиночок. Конструкція буде складатися з 3-х вертикальних лопатей, вала, який буде передавати обертання, генератора, і станини.
Для виробництва такого пристрою знадобиться:
- Генератор з напругою 12V. Можна взяти був у вжитку прилад від автомобіля. Коштують він недорого, досить зайти на будь-яку розбирання.
- Акумулятор. Так як сила вітру - величина непостійна, і може вийти так, що енергія потрібна, а вітру немає і, навпаки, для її накопичення потрібен акумулятор. Звичайний кислотний стартовий акумулятор не підійде. Краще купити спеціальний гелевий акумулятор великої ємності, так як кислотні не люблять повного розряду (банки можуть просто посипатися).
- Інвертор постійного струму 12V на змінний струм 220V. Потужності 600 - 700W буде цілком достатньо для освітлення, телевізора і ноутбука. Звичайно, його не вистачить для кондиціонера або холодильника.
- Автомобільне реле. Служить для контролю заряду акумулятора.
- Вольтметр.
- Мідний дріт перетин 4 кв. мм.
- Хомути для кріплення генератора до конструкції щогли.
- Листова сталь для виготовлення лопатей.
- Куточок або профільна труба для виготовлення станини.
Порядок монтажних робіт:
- Насамперед вирізаються лопаті вітряка. Для цього лист оцинковки ріжеться на смуги. Після чого останні згинаються по певному радіусу.
- Як вала можна використовувати сталеву трубу. До нього приєднуються лопаті. Для того щоб вал обертався, в станині встановлюються підшипники. Їх потрібно 2 шт. - у верхній і нижній частині.
- На нижньому кінці вала встановлюється шків, який через клиновидний ремінь буде передавати обертання генератора. Приводний шків можна взяти від того ж автомобіля (він кріпиться на коленвале авто). В цьому випадку ремінь буде чітко підходити до генератора.
- Станину виварюють з профільної труби.
- Після складання механічної частини, можна приступати до підключення електрики. Генератор через реле підключається до акумулятора, який включається в ланцюг будинку.
Це досить проста конструкція, яка не зможе похвалитися високою продуктивністю. Недоліком її є те, що висока парусність лопатей може привести до їх поломки при сильних поривах вітру. Однак, простота виготовлення і обслуговування робить її однією з найбільш популярних.
Як встановити вітровий генератор на неодімових магнітах
Цей пристрій складніше у виготовленні і в експлуатації, проте, його ефективність на порядок вище.
Сам генератор буде виготовлений самостійно на основі автомобільної маточини. Між її обертовими деталями буде встановлено саморобний статор з намотаних мідних котушок. На обертових частинах ротора встановлюються неодимові магніти.
Роботи в даному випадку виконуються в такій черговості:
- Перед початком роботи стару маточину необхідно розібрати, перевірити працездатність підшипників, при необхідності їх змастити або замінити. Корпус очистити від іржі, а потім пофарбувати.
- Починати виготовлення генератора слід з розмітки розміщення магнітів на поверхні маточини. Для цього краще використовувати шаблон. Виготовляється він на круглому шматку картону, діаметр якого менше діаметра маточини. Його розбивають на сектори за кількістю магнітів і прикладають до маточини. За шаблоном роблять позначки для кріплення магнітів.
- Магніти кріпляться за допомогою двокомпонентного клею. Він забезпечує відмінне зчеплення з поверхнею. Перед тим, як почати клеїти магніти, їх необхідно розподілити по полюсах. Робити це дуже просто. Необхідно на один магніт нанести позначку «+» або «-», а потім до плюса піднести інший магніт. Якщо він буде відштовхуватися, то це однаковий полюс, значить, на нього ставиться відмітка «+», якщо притягатися - «-».
- При установці магнітів їх необхідно чергувати полюсами. Коли на ротор наклеєні магніти, поверхня заливають епоксидною смолою.
- Тепер можна приступати до виготовлення статора. Тут потрібно розуміти, який генератор планується виготовити. Для однофазного генератора кількість котушок статора має дорівнювати кількості магнітів ротора, а трифазних співвідношення магнітів до котушок повинно бути 4/3 або 2/3. Трифазний статор набагато краще, так як має велику ефективність і не вібрує при зростаючих навантаженнях.
- Загальна кількість витків котушок для тихохідного генератора коливається від 1200 до 1500. Розділивши цю кількість на чисельність котушок, можна отримати кількість витків в кожній з них.
- Для намотування котушок краще використовувати провід великого перерізу. Це збільшить потужність генератора. Також необхідно враховувати те, що внутрішній діаметр котушки повинен бути трохи більше ніж діаметр магніту.
- Мають котушки за шаблоном в фанерну форму і заливаються епоксидною смолою. Перед цим їх необхідно з'єднати в один ланцюг.
- Після того, як смола висохне, генератор збирають і тестують з мінімальним навантаженням. По напрузі, яке видає генератор при певній кількості оборотів, можна визначити його потужність. Для цього необхідно виміряти напругу і опір генератора при роботі. Потім від отриманого напруги відняти напруга акумулятора і розділити результат на опір. У підсумку вийде ток, який буде потрапляти на акумулятор.
- Тепер залишилося виготовити для вітрогенератора лопаті і щоглу. Матеріалом для виробництва лопатей може з успіхом служити труба з ПВХ діаметром 160 мм. З неї вирізують 6 лопатей довжиною 2 метри.
- Щогла являє собою сталеву трубу, висотою 7-8 метри, в основі якої кріпиться до рухомого фланця для її кріплення до бетонної підстави. Завдяки цьому щоглу можна буде опускати для проведення ремонтних робіт. Після установки щогла надійно кріпиться за допомогою сталевих тросів.
Даний тип генератора може забезпечити роботу більшості приладів в будинку.
