Щоб зробити своїми руками вітрогенератор потужністю до 1 кВт, немає необхідності купувати спеціальне обладнання. Дану задачу легко вирішити, маючи в наявності асинхронний двигун. Причому зазначеної потужності буде цілком достатньо для того, щоб створити умови для роботи окремих побутових приладів і підключити вуличне освітлення в саду на дачі.
Якщо зробити вітряк своїми руками, то у вас буде безкоштовний джерело енергії, яку можна використовувати за своїм розсудом. Будь-який домашній майстер в змозі виготовити самостійно вітрогенератор на основі асинхронного двигуна.
З чого складається генератор?
Генераторна установка, яка буде виробляти електрику, передбачає такі основні елементи:
- ротор, який оснащується лопатями, вітротурбін, а також хвостом, що дозволяє розташовуватися конструкції проти вітру;
- щогла, у якої можуть бути присутнім або отсутствовать розтяжки, необхідні для встановлення ротора. Найчастіше висота щогл становить близько 3-7 м;
- акумулятори, в ролі яких зазвичай виступають свинцеві стартерні кислотні акумулятори;
- електрогенератор змінного струму, функції якого і буде виконувати асинхронний двигун;
- пристосування, яке дозволяє стежити за процесом заряду акумулятора;
- перетворювач, для роботи якого використовується звичайна електромережу, має потужність близько 600-1500 Вт;
- система, що забезпечує захист від удару блискавки (заземлення).
Принцип роботи
Експлуатація саморобних вітряків здійснюється за аналогією з ветрогенераторными установками, які застосовуються в промисловості. Основна мета полягає у виробленні змінної напруги, для чого кінетична енергія трансформується в електричну. Вітер приводить в рух вітроколесо роторного типу, в результаті чого отримана енергія надходить від нього до генератора. Причому зазвичай роль останнього виконує асинхронний двигун.
В результаті створення генератором струму, останній надходить в акумулятор, який оснащений модулем і контролером заряду. Звідти він прямує в інвертор постійного напруги, джерелом роботи якого є електромережа. В результаті вдається створити змінну напругу, характеристики якого підходять для використання в побутових цілях (220 В 50 Гц).
Для трансформації змінної напруги в постійну використовується контролер. Саме з його допомогою виконується зарядка акумуляторів. У ряді випадків інвертори здатні виконувати функції джерела безперебійного живлення. Іншими словами, у разі проблем з подачею електроенергії вони можуть задіяти в якості джерела живлення побутових пристроїв акумулятори або генератори.
Матеріали і інструменти
Щоб зробити вітрогенератор, достатньо мати асинхронний двигун, який і доведеться переробляти. У той же час доведеться запастися поруч матеріалів:
- сталева труба, мінімальний діаметр якої повинен становити 7 см, використовувана в якості матеріалу для щогли;
- труба з ПВХ або металу, з якої будуть виготовлені лопаті. Альтернативою їм може виступати дерев’яна дошка, профіль з склотканини, на який наносять епоксидну смолу або готові лопаті;
- бетон послужить матеріалом для опори, хоча його можна замінити деревом і металом.
- дриль з набором свердел;
- ножівка, рулетка, розвідний і газовий ключ;
- сталева рама, за допомогою якої буде виконуватися монтаж лопатей і генератора з поворотним вузлом;
- сталевий лист, який послужить матеріалом для хвоста;
- інструмент, за допомогою якого будуть виготовлені необхідні деталі;
- милиці і хомути — з їх допомогою буде виконаний монтаж розтяжок;
- металевий трос, переріз якого має становити 12 мм — на його основі і будуть робитися розтяжки.
Характеристики і установка генератора
Генератор має наступні характеристики:
- мінімальна потужність установки становить 1,32 кВ;
- використання в конструкції неодимових магнітів. Вони потрібні для отримання необхідної електромагнітної електрорушійної сили. Замість них може застосовуватися сталева гільза для магнітів, що розміщується на роторі;
- розташування магнітів на роторі повинно відповідати встановленій схемі. Тут мається на увазі, що повинно бути дотримане полюсне чергування NS;
- ще до того як встановити на своє місце магніти, ротор необхідно проточить на глибину, відповідну товщині магнітів;
- якщо планується розмістити на роторі магніти, то в ряді випадків можна обійтися і без переробки обмотки. Але все ж використання обмотки, що містить провід збільшеної товщини, приносить користь, так як завдяки їй спостерігається поліпшення технічних параметрів. Найбільший ефект демонструє перемотування статора, має 6 полюсів, яка передбачає дріт завтовшки не більше 1,2 мм і максимум з 24 витками на котушках.
Особливості монтажу
Найчастіше установка генератора своїми руками виконується із застосуванням трилопатевого вітроколеса, що досягає в діаметрі близько 2 м. Рішення наростити число лопатей або їх довжину не призводить до поліпшення робочих характеристик. Незалежно від обраного варіанту щодо конфігурації, габаритів і форми лопатей, спочатку слід виконати попередні розрахунки.
Під час самостійної установки потрібно звертати увагу на такий параметр, як стан грунту ділянки, де буде розміщена опора і розтяжки. Щогла встановлюється шляхом риття ями глибиною не більше 0,5 м, яку необхідно заповнити бетонним розчином.
Підключення до мережі здійснюється в строго визначеному порядку: першими під’єднують акумулятори, а за ними вже слід сам вітрогенератор.
Обертання вітрогенераторної установки може здійснюватися в горизонтальній або вертикальній площині. При цьому зазвичай вибір зупиняють на вертикальній площині, що пов’язано з конструкційним виконанням. Як роторів допустимо застосовувати моделі Дар’є та Савоніуса.
В конструкції установки повинні використовуватися герметизуючі прокладки або ковпак. Завдяки даним рішенням генератора не зашкодить волога.
Для розміщення щогли і опори повинно бути вибрано відкрите місце. Підходящої для щогли є висота 15 м. При цьому найбільше поширення одержали щогли, чия висота не перевищує 5-7 м.
Оптимально, якщо виготовлений своїми руками вітрогенератор виконує функції резервного джерела живлення.
Ці установки мають обмеження по використанню, так як їх експлуатація можлива тільки в тих регіонах, де швидкість вітру досягає близько 7-8 м/с.
Перш ніж приступити до створення вітряка своїми руками, виконують точні розрахунки. У деяких випадках виникають труднощі з обробкою вузлів асинхронного двигуна;
Вітряк не можна створити без електричних модулів, а також проведення серії експериментів.
Як зробити своїми руками асинхронний генератор?
Хоча, завжди можна придбати готовий асинхронний генератор, можна піти іншим шляхом і заощадити, виготовивши його своїми руками. Труднощів тут не виникне. Єдине, що потрібно зробити — підготувати необхідні інструменти.
- Одна з особливостей роботи генератора полягає в тому, що він повинен обертатися з більшою швидкістю, ніж двигун. Домогтися цього можна наступним шляхом. Після запуску необхідно з’ясувати швидкість обертання двигуна. У вирішенні цього завдання допоможе нам тахогенератор або тахометр
- Визначивши вищевказаний параметр, значення слід додати 10%. Якщо, наприклад, його крутний момент становить 1200 об/хв, то для генератора він буде дорівнює 1320 об/хв.
- Щоб зробити електрогенератор на основі асинхронного двигуна, потрібно знайти підходящу ємність для конденсаторів. Причому слід пам’ятати про те, що всі конденсатори не повинні відрізнятися своїми фазами один від одного.
- Рекомендується використовувати ємність середніх розмірів. Якщо вона виявиться занадто великий, то це призведе до нагрівання асинхронного двигуна.
- Для складання слід використовувати конденсатори, які зможуть гарантувати потрібну швидкість обертання. До їх установки потрібно поставитися з великою серйозністю. Рекомендується захистити їх, використовуючи спеціальні ізолюючі матеріали.
Це всі операції, які повинні бути виконані при облаштуванні генератора на основі двигуна. Далі можна переходити до його монтажу. Майте на увазі, що при використанні пристрою, оснащеного короткозамкненим ротором, ви отримаєте струм з високою напругою. З цієї причини, щоб домогтися значення 220 В, вам потрібно понижуючий трансформатор.