В конце первого десятилетия в Россию постепенно начала докатываться волна моды на экологически безопасное и энергоэффективное строительство загородных домов и коттеджей. Законодателями моды в этом вопросе являются Германия, Нидерланды, Япония, Канада и Австралия. В этих странах давно разработана система поощрений за использование экологически чистых технологий при строительстве жилья. Проект будущего коттеджа разрабатывается с учетом максимального использования возобновляемых источников энергии в процессе его эксплуатации.

Ветряк своими руками: сфера применения и устройство ветрогенератора

Новый дом может иметь автономную систему энергообеспечения, поучая электричество от солнечных панелей или ветрогенераторов. При его строительстве должны максимально использоваться материалы, которые имеют низкий уровень негативного влияния на окружающую среду, а также высокую энергоэффективность. Очень часто при строительстве таких домов используются  растения для создания комфортных условий проживания. Например, посаженные с южной стороны здания деревья, снизят расходы на кондиционирование в условиях летней жары, а созданный внутри здания небольшой сад способен поддерживать комфортную влажность.

Во времена неуклонного истощения запасов ископаемого топлива и ухудшения состояния окружающей среды вопрос повсеместного использования альтернативной энергетики стоит с каждым днем все острее. В данный момент получили довольно широкое распространение технологии, направленные на использование альтернативных источников энергии в домохозяйствах. Среди таких источников энергии не последнее место занимают ветрогенераторы. При помощи таких устройств можно получать электроэнергию, при этом изрядно сэкономив средства на её оплату. О том, как сделать ветряк своими руками – далее в статье.

Ветряная мельница для выработки электроэнергии начала использоваться еще в начале прошлого столетия. Но низкие цены на ископаемое топливо, а также развитие атомной и тепловой энергетики привели генерацию электроэнергии с помощью ветряной мельницы в упадок. В начале текущего века ситуация начала меняться в другую сторону. Растущая потребность в энергии наряду с экологическими проблемами заставили человечество снова вернуться к забытому слову – ветряная мельница. Сейчас около 2% вырабатываемой электроэнергии вырабатываются с помощью ветрогенераторов. Лидерами по использованию силы ветра для выработки электроэнергии являются страны Европы: Дания, Норвегия, Нидерланды, Германия, а также Китай и США.

С развитием ветроэнергетики в промышленных масштабах, все большую популярность приобретает бытовое использование ветряков. Сфера применения ветрогенераторов следующая:

• Ветряная мельница способна обеспечить электроэнергией частное домовладение независимо от наличия поблизости электрических сетей или стать дополнительным источником питания во время частых отключений. Комплекс оборудования ветрогенератора включает в себя саму ветряную мельницу, инвертор и блок аккумуляторных батарей, которые будут питать дом в безветренную погоду.
• Часто ветрогенераторы используют как дополнительный источник энергии. Дабы не покупать дополнительно аккумуляторы, его подключают к баку с водой. Электроэнергия ветряной мельницы нагревает воду, которая отапливает помещение, экономя при этом огромные деньги.
• Мощность бытовых ветрогенераторов варьируется от 250 Вт до 30 кВт. Последние смогут обеспечить электроэнергией большой или несколько средних домов. Некоторые опытные мастера даже могут изготавливать ветряк из пластиковых бутылок своими руками. Такие устройства довольно экономичны. Причем сделать ветряк из бутылок руками довольно просто.

Конечно, пока стоимость ветрогенераторов слишком высока для их массового использования. Примерная цена комплекса составляет 1 тыс. долларов за 1 кВт мощности. Но можно с уверенностью сказать, что в обозримом будущем использование таких систем в частных домах будет неуклонно расти. Чтобы сократить затраты на установку, можно сделать ветряки для дома своими руками.

Вертикальный ветряк своими руками

Ветряки руками: чертежи

Наиболее популярным вариантом самодельного ветрогенератора считаются аксиальные устройства, работающие на неодимовых магнитах. Оснащаются они безжелезными статорами. Изначально такие ветрогенераторы изготавливались в странах Запада, а со временем, когда подешевели комплектующие, их стали производить и на территории России в частных условиях.

Первоначальным этапом монтажа ветрогенератора является составление схем и чертежей.

Схема должна включать в себя всю комплектацию устройства:

• Основу ветряка такого типа составляет автомобильная ступица с тормозными дисками. На такой базе можно смонтировать довольно мощное устройство, способное работать даже в маловетренных регионах.
• На основу диска по кругу наклеиваются неодимовые магниты. Обычно для монтажа ветряка достаточно 20 магнитов, размеры которых составляют 25 на 8 мм. Однако, такое количество магнитов для ветрогенератора не является догмой. Их можно установить любое количество.
• Для ветрогенератора с однофазным двигателем количество неодимовых магнитов должно равняться количеству катушек, а для трехфазного их количество определяется как 2/3 или 4/3 от числа катушек.
• Клеятся магниты на поверхность ротора со строгим чередованием полюсов. Причем их необходимо расположить равномерно по всему радиусу пластины ротора. Обычно для этой работы используют шаблон с ранее нанесенными линиями секторов. Можно сделать генератор для ветряка своими руками, и тем самым значительно удешевить процесс монтажных работ.
• При работе по установке магнитов на ротор важно не перепутать их полюса. Для этого с каждой стороны магнита делается пометка. Проверить полюса можно просто прислонив один к другому. Одинаковые полюса должны отталкиваться.
• Клеят неодимовые магниты на суперклей или другие полимерные клеи, а затем заливают эпоксидной смолой. Для того чтобы в процессе застывания она не растекалась, можно сделать небольшие бортики из скотча.

Какой генератор лучше: трех- или однофазный

Этот вопрос всегда задают те, кто впервые решил собрать ветрогенератор и двигатель ветряка своими руками. Новички обычно отдают предпочтение однофазному генератору ввиду более простой его конструкции. Однако, это далеко не совсем правильный ход. При работе однофазного генератора возникает дополнительная вибрация при нагрузке и наблюдается скачкообразная амплитуда тока. Когда катушка проходит над магнитом — она нарастает, а когда между ними – наоборот, спадает. Из-за этого КПД однофазного генератора меньше. У трехфазного амплитуда тока более постоянна, за счет компенсации одной фазой, которая проходит над магнитом, а также другой, проходящей между ними. За счет этого ветрогенератор под нагрузкой не испытывает никаких колебаний, что положительно сказывается на прочности его конструкции.

Как правильно наматывать катушки

Основные правила намотки катушек:

1. Количество витков обмотки статора обычно определяют «на глаз», хотя правильнее было бы ее рассчитать. Для генератора, который при 150 об/мин сможет выдавать ток достаточный для зарядки автомобильного аккумулятора напряжением 12 В, достаточно общее количество витков во всех катушках в 1200 шт.
2. Чем больше количество витков, тем мощнее будет генератор. Если разделить эту цифру на количество катушек, можно получить численность витков в каждой из них. Для намотки необходимо сделать разборной сердечник, который установить на вращающийся механизм. В этих целях можно использовать электродрель с низкими оборотами.
3. Мотают катушку проводом с как можно большим сечением, чтобы увеличить сопротивление и снизить ток. При намотке каждой из катушек необходимо учитывать ее толщину. Она не должна быть больше, чем толщина магнитов. Если это произойдет, то расстояние между роторами существенно увеличится, что снизит эффективность генератора.
4. Для тестирования работы можно намотать одну катушку и проверить ток, который она вырабатывает при вращении ротора. При этом можно будет получить представление о том, какой мощности будет генератор.
5. Обычно мотаются катушки круглой формы. Однако, это не совсем правильно. В сектор прямоугольной формы входит больше медной проволоки, которая при этом имеет больше прямых участков. По этой же причине лучше использовать прямоугольные магниты. Диаметр отверстия катушек должен быть больше или равен диаметру магнита.

Для производства статора необходимо сделать шаблон и форму. Шаблон нужен для правильного расположения катушек относительно магнитов ротора. По нему раскладываются катушки и помещаются в форму. Контакты катушек выводятся наружу. После застывания смолы они будут соединены в электрическую цепь. В форму заливается эпоксидная смола. Чтобы улучшить прочностные характеристики статора, на дно формы укладывают стекловолокно. Во избежание прилипания смолы к форме, ее бока и дно смазывают техническим жиром или другой смазкой. После застывания смолы статор вынимают из формы и собирают генератор.

Изготовление лопастей и монтаж устройства

Для изготовления лопастей можно использовать пластиковые трубы диаметром 160 мм. Форму лопасти можно рассчитать или найти в открытых источниках. Для небольших ветрогенераторов используют от 3 до 6 лопастей.

Высота мачты самодельного ветрогенератора может достигать 12 метров. Она должна быть надежной, так как прибор испытывает очень большие нагрузки, особенно при порывистом ветре. Для установки мачты под нее заливается бетонный фундамент, а сама она дополнительно фиксируется натяжными тросами.

Ветряки своими руками: видео