В последнее время поклонники возобновляемых источников энергии отдают предпочтение вертикальным конструкциям ветряков. Горизонтальные уходят в историю. Дело не только в том, что смастерить вертикальный ветрогенератор своими руками легче, чем горизонтальный. Основным мотивом такого выбора является эффективность и надежность.
Преимущества вертикального ветряка
1. Вертикальная конструкция ветряка лучше ловит ветер: нет необходимости определять, откуда он дует и ориентировать лопасти под воздушный поток. 2. Установка такого оборудования не требует высокого его расположения, а это значит, что вертикальный ветряк своими руками будет легче обслужить. 3. Конструкция содержит меньше движущихся деталей, что повышает ее надежность. 4. Оптимальный профиль лопастей повышает КПД ветряка. 5. Многополюсный генератор, использующийся для выработки электроэнергии, является менее шумным.
Расскажем о том, как изготовить детали и собрать вертикальный ветрогенератор своими руками.
Алгоритм действий при изготовлении турбины своими руками
1. Опоры (верхняя и нижняя) лопастей представляют собой две концентрические окружности одинаковых по размеру. Изготавливают их из ABS пластика – вырезают лобзиком. В одной из них (она будет верхней) проделывают отверстие диаметром 300 мм.
2. Нижняя опора должна опираться на хаб, в качестве которой можно использовать ступицу легкового автомобиля. Для соединения деталей нужно разметить и высверлить 4 отверстия. 3. Собирая вертикальный ветрогенератор своими руками, особое внимание уделяют креплению лопастей. Для правильного расположения лопастей нужен шаблон. На нижней опоре чертим шестиконечную звезду (звезду Давида), углы которой будут находиться на краю окружности. Проецируем чертеж на верхнюю опору. Лопасти изготавливаем из тонкого листового металла в виде полоски длиной 1160 мм, ширина которых – чуть больше стороны луча звезды.
4. Крепят лопасти двумя уголками вверху и внизу, при этом они должны быть изогнуты так, чтобы образовалась четверть круга. Располагают их друг за другом по окружности, устанавливая на грани лучей.
Изготавливаем ротор
1. Основания для ротора диаметром 400 мм выпиливают из фанеры толщиной 10 мм. По внешнему радиусу с помощью жидких гвоздей или эпоксидного клея крепят постоянные неодимовые магниты с высокой индуктивностью. Располагают их аналогично цифрам на часовом циферблате (ровно 12 шт) с соблюдением полярности (их рекомендуется промаркировать). Чтобы магниты не сошли со своего места, их временно фиксируют распорками из деревянных клиньев.
2. Второй ротор делают аналогично и симметрично первому. Разница в полярности магнитов – она должна быть противоположной.
Как собрать статор
Статор собирается из 9-ти катушек индуктивности. Должно быть з группы последовательно соединенных катушек (по 3 шт. в группе): конец предыдущей соединяется с началом следующей (конфигурация «звезда»). Располагаются катушки симметрично в вершинах трех треугольников, вписанных в окружность. Намотка выполняется медным проводом 0,51 мм в диаметре (тип – 24 AWG). Необходимо 320 витков. Это позволит получить на выходе генератора напряжение 100 В при 120 об/мин. турбины. Вертикальный ветрогенератор своими руками можно смастерить с различными параметрами выходного напряжения и тока путем уменьшения/увеличения количества витков и диаметра намоточного провода статора. Витки катушек наматываются одинаково. Необходимо соблюдать направление намотки и отмечать ее начало и конец. Поверх наружного витка наносится эпоксидный клей и наматывается в четырех местах изолента – для препятствования разматыванию.
Правила и нюансы соединения катушек
Концы катушек необходимо очистить от лаковой изоляции. Соединения выполняются пайкой. Подготовленные таким образом катушки укладывают на бумажный лист, на который наносят схему их расположения (в соответствии с положением постоянных магнитов ротора). Фиксируют их скотчем. Все свободные поля бумаги (кроме центров катушек) заклеивают стеклотканью, заливая эпоксидную смолу с отвердителем. Выводы обмоток должны располагаться снаружи или внутри статора. Для крепления кронштейна в статоре проделывают отверстия.
Окончательная сборка и установка
На одну ось собираются (сверху – вниз): нижняя опора лопастей, диск с постоянными магнитами (верхнее основание ротора), статор, нижнее основание ротора и ступица. Все составляющие крепятся шпильками к кронштейну. Для хорошего контакта используем болты из нержавеющей стали. Доработав остальные мелочи, получаем готовое устройство. Вертикальный ветряк своими руками следует устанавливать на отрытой местности, там, где сила ветра наибольшая. Желательно, чтобы вблизи не было высоких сооружений. Тогда ветрогенератор будет эффективно вырабатывать электроэнергию, что поможет сэкономить средства.
Деятельность как отдельных людей, так и всего нынешнего человечества практически невозможна без электроэнергии. К сожалению, быстро увеличивающийся объем потребления нефти и газа, угля и торфа ведет к уменьшению запасов этих ресурсов на планете. Что же возможно сделать, пока все это еще есть у землян? Согласно выводам специалистов, именно развитием энергетических комплексов можно решить проблемы мировых экономических и финансовых кризисов. Поэтому наиболее актуальными становятся поиск и использование бестопливных источников энергии.
Возобновляемая, экологическая, «зеленая»
Возможно, не стоит напоминать, что все новое - это хорошо забытое старое. Силу течения реки и скорость ветра люди научились применять для получения механической энергии очень давно. Солнце нагревает нам воду и двигает автомобили, питает космические корабли. Колеса, установленные в руслах ручьев и небольших рек, подавали воду на поля еще в Средние века. Одна могла обеспечить мукой несколько окрестных деревень.
В настоящий момент нас интересует простой вопрос: как обеспечить свое жилище дешевым светом и теплом, как сделать ветряк своими руками? 5 кВт-ной мощности или чуть менее, главное, чтобы можно было снабдить свое жилище током для работы электроприборов.
Интересно, что в мире существует классификация зданий по уровню ресурсоэффективности:
- обычные, построенные до 1980-1995 гг.;
- с низким и ультранизким уровнем энергопотребления - до 45-90 кВч на 1 кВ/м;
- пассивные и энергонезависимые, получающие ток из возобновляющихся источников (например, установив ветрогенератор роторный (5 кВт) своими руками или систему солнечных панелей, можно решить эту задачу);
- энергоактивные здания, вырабатывающие электричества больше, чем им требуется, получают деньги, отдавая ее через сеть другим потребителям.
Получается, что собственные, домашние мини-станции, установленные на крышах и во дворах, могут со временем составить своеобразную конкуренцию крупным поставщикам тока. Да и правительства разных стран всячески поощряют создание и активное использование
Как определить рентабельность собственной электростанции
Исследователи доказали, что резервные возможности ветров намного больше всех накопившихся многовековых топливных запасов. Среди способов получения энергии из возобновляемых источников ветрякам отведено особое место, так как их изготовление проще, чем создание солнцеулавливающих панелей. По сути, ветрогенератор на 5 кВт своими руками можно собрать, имея нужные составляющие, среди которых магниты, медная проволока, фанера и металл для лопастей.
Знатоки утверждают, что производительной и, соответственно, выгодной может стать конструкция не только правильной формы, но и построенная в правильном месте. Это значит, что необходимо учитывать наличие, постоянство и даже скорость воздушных потоков в каждом отдельном случае и даже в конкретном регионе. Если в местности периодически наступают штили, спокойные и безветренные дни, устройство мачты с генератором не принесет никакой пользы.
Прежде чем начинать делать ветряк своими руками (5 кВт), необходимо продумать его модель и вид. Не стоит ожидать от слабой конструкции большого выхода энергии. И наоборот, когда нужно запитать только пару лампочек на даче, нет смысла строить огромный ветряк своими руками. 5 кВт - мощность, достаточная для обеспечения электроэнергией практически всей системы освещения и домашних приборов. Будет постоянный ветер - будет и свет.
Как сделать ветрогенератор своими руками: последовательность действий
На выбранном для высокой мачты месте укрепляют сам ветряк с присоединенным к нему генератором. Вырабатываемая энергия по проводам поступает к нужному помещению. Считается, что чем выше конструкция мачты, больше диаметр ветряного колеса и сильнее воздушный поток, тем выше КПД всего устройства. На деле все не совсем так:
- например, сильный ураган может запросто поломать лопасти;
- некоторые модели можно установить на крыше обычного дома;
- правильно выбранная турбина легко запускается и отлично работает даже при ветре с очень слабой скоростью.
Основные виды ветряков
Классическими считаются конструкции с горизонтальным размещением оси вращения ротора. Обычно они имеют 2-3 лопасти и устанавливаются на большой высоте от земли. Наибольшая эффективность такой установки проявляется при постоянного направления и его скорости в 10 м/с. Существенным недостатком этой лопастной конструкции является сбой вращения лопастей при часто меняющемся, порывистом Это приводит либо к непродуктивной работе, либо к разрушению всей установки. Чтобы запустить такой генератор после остановки, необходима принудительная начальная раскрутка лопастей. Кроме того, при активном вращении лопасти издают специфические, неприятные человеческому уху звуки.
Вертикальный ветрогенератор («Волчок» 5 кВт или другой) имеет иное размещение ротора. Н-образными или бочкообразными турбинами захватывается ветер любого направления. Эти конструкции имеют меньшие размеры, запускаются даже при самых слабых воздушных потоках (при 1,5-3 м/с), не требуют высоких мачт, их можно использовать даже в городских условиях. Кроме того, номинальной мощности ветряки, своими руками (5 кВт - это реально) собранные, достигают при ветре в 3-4 м/с.
Паруса не на кораблях, а на суше
Одним из популярных направлений в ветроэнергетике сейчас стало создание горизонтального генератора с мягкими лопастями. Основным отличием является как материал изготовления, так и сама форма: созданные ветряки своими руками (5 кВт, парусный тип) имеют 4-6 треугольных тканевых лопастей. Притом, в отличие от традиционных конструкций, их сечение увеличивается в направлении от центра к периферии. Эта особенность позволяет не только «поймать» слабый ветер, но и избежать потерь при ураганном воздушном потоке.
Плюсами парусников можно назвать следующие показатели:
- большая мощность при медленном вращении;
- самостоятельная ориентировка и подстройка под любой ветер;
- высокая флюгерность и малая инерция;
- отсутствие необходимости принудительного раскручивания колеса;
- совершенно беззвучное вращение даже при больших оборотах;
- отсутствие вибраций и звуковых возмущений;
- относительная дешевизна конструкции.
Ветряки своими руками
5 кВт необходимой электроэнергии можно получить несколькими способами:
- построить простейшую роторную конструкцию;
- собрать комплекс из нескольких последовательно расположенных на одной оси парусных колес;
- использовать аксильную конструкцию с неодимовыми магнитами.
Важно помнить, что мощность ветряного колеса пропорциональна произведению кубического значения скорости ветра на ометаемую площадь турбины. Итак, как сделать ветрогенератор на 5 кВт? Инструкция далее.
За основу можно взять автомобильную ступицу и тормозные диски. 32 магнита (25 на 8 мм) располагают параллельно по кругу на будущих дисках ротора (подвижной части генератора) на каждый диск по 16 штук, притом плюсы обязательно чередуют с минусами. У противолежащих магнитов должны быть разные значения полюсов. После разметки и размещения все находящееся на круге заливают эпоксидкой.
Катушки медной проволоки располагают на статоре. Их количество должно быть меньше, чем число магнитов, то есть 12. Предварительно все провода выводят и соединяют между собой звездой или треугольником, затем тоже заливают эпоксидным клеем. Рекомендуется перед заливкой вставить внутрь катушек кусочки пластилина. После затвердения смолы и их извлечения останутся отверстия, которые нужны для вентиляции и остывания статора.
Как все это работает
Диски ротора, вращаясь относительно статора, образуют магнитное поле, и в катушках возникает электроток. А ветряк, присоединенный посредством системы шкивов, и нужен для того, чтобы двигать эти части рабочей конструкции. Как сделать ветрогенератор своими руками? Некоторые начинают изготовление собственной электростанции со сборки генератора. Другие - с создания лопастной вращающейся части.
Вал от ветряка сцепляют скользящим соединением с одним из дисков ротора. На сильный подшипник ставится нижний, второй диск с магнитами. Статор располагают посередине. Все части крепятся к фанерному кругу с помощью длинных болтов и фиксируются гайками. Между всеми «блинами» обязательно оставляют минимальные зазоры для свободного вращения дисков ротора. В итоге получается 3-фазный генератор.
«Бочка»
Осталось изготовить ветряки. Своими руками 5 кВт-ную вращающуюся конструкцию можно сделать из 3 кругов фанеры и листа самого тонкого и легкого дюраля. Металлические прямоугольные крылья крепятся к фанере болтиками и уголками. Предварительно в каждой плоскости круга выдалбливаются направляющие канавки в форме волны, в которые вставляются листы. Получившийся двухэтажный ротор имеет 4 волнистых лопасти, прикрепленные друг к другу под прямым углом. То есть между каждыми двумя скрепленными ступицами фанерными блинами расположены по 2 изогнутых в форме волны дюралевых лопасти.
Данная конструкция насажена по центру на стальную шпильку, которая и будет передавать крутящий момент генератору. Ветряки, своими руками (5 кВт) созданные, такой конструкции весят примерно 16-18 кг при высоте 160-170 см и диаметре основы 80-90 см.
Что нужно учесть
Ветряк-«бочку» можно установить даже на крыше здания, хотя вполне достаточно вышки высотой 3-4 метра. Однако обязательно нужно защитить от природных осадков корпус генератора. Рекомендуется также установить аккумуляторный накопитель энергии.
Для получения из постоянного 3-фазного тока переменного обязательно в схему нужно включить и преобразователь.
При достаточном количестве ветреных дней в регионе ветряк, своими руками (5 кВт) собранный, может обеспечить током не только телевизор и лампочки, но и систему видеонаблюдения, кондиционер, холодильник и другую электротехнику.
Для обеспечения хорошей тяги в дымоходе необходимо установить конструкцию, которая способна усилить скорость вывода продуктов сгорания из дымового канала. Поэтому, если вы являетесь обладателем дома или пристройки с печным отоплением или же вентиляционной шахтой, то вам необходим турбодефлектор. С его помощью можно не только увеличить тягу, но и обеспечить защиту дымохода от проникновения угарного газа, мусора или осадков, а также предотвратить возникновение эффекта обратной тяги. Стоимость подобного устройства достаточно большая. Однако можно сэкономить, сделав турбодефлектор своими руками, используя подручные материалы и инструменты.
Виды дефлекторов
Существует несколько разновидностей дефлекторов. Отличаются они друг от друга по форме и количеству деталей. При этом материалы, которые используются для их создания, вы можете выбрать на свой вкус. Это может быть:
- Оцинкованная сталь
- Нержавеющая сталь
Их форма может быть самой разнообразной: от цилиндрической до круглой. Верхняя часть конструкции дефлектора может иметь зонтик в виде конуса или двускатную крышу. Также устройство может оснащаться разными декоративными элементами, например, флюгером.
Разберем подробнее несколько разновидностей:
- Дефлектор ЦАГИ
Конструкция, детали которой соединены фланцевым или иным способом. Производится такое устройство из нержавеющей стали, реже — из оцинкованной. Его особенностью является цилиндрическая форма.
- Круглый волпер
По своей форме напоминает дефлектор ЦАГИ, однако основным его отличием является верхняя часть. Такое устройство чаще всего устанавливают на дымоходах в небольших пристройках, например, в банях.
- Дефлектор Григоровича
Если объект расположен в районе с низким ветром, то такое устройство будет обеспечивать отличную тягу в течение многих лет. Специалисты называют его модифицированным вариантом дефлектора ЦАГИ.
- Тарельчатый Astato
Данная разновидность устройства отличается своей простотой и эффективностью. Такой дефлектор открытого типа производится из оцинкованной или нержавеющей стали, что позволяет улучшить эффективность тяги при любом направлении ветра.
- Дефлектор Н-образной формы
Его конструкция отличается особой надежностью, так как дефлектор производится из нержавеющей стали, а все детали соединяются фланцевым методом. Устанавливать его можно на участках с любым направлением ветра.
- Флюгер-дефлектор
Данный вариант устройства является самым популярным и распространённым. Он имеет вращающийся корпус, на котором закреплен небольшой флюгер. Производится конструкция из нержавеющей стали.
- Вращающийся дефлектор
Такое устройство позволяет обеспечить максимальную защиту канала от засорения мусором и попадания осадков. Вращение производится только в одном направлении. Стоит отметить, что необходимо следить за его состоянием, так как при обледенении, а также в штиль, дефлектор работать не будет. Поэтому многие устанавливают его на газовые котлы. Также он используется в качестве ротационной турбины, которая необходима для вентиляции жилых и офисных посещений.
Кроме того, существует дефлектор Ханжонкова. Однако в настоящее время его не используют, так как на рынке можно найти более модифицированные модели устройств.
Принцип работы
Классический дефлектор состоит из нескольких деталей:
- цилиндр
- диффузор
- зонт, который защищает дымоход от проникновения мусора и осадков
- кольцевые отбои, которые монтируются в нижней части устройства и вокруг него
Устройство устанавливается на дымовой трубе, что позволяет ему создать препятствие воздушному потоку. Таким образом, ветер разбивается на огромное количество мелких воздушных потоков, которые имеют очень низкую интенсивность. Это необходимо для того, чтобы ветряной поток захватил дым, который выходит из дымового канала, что позволяет увеличить тягу. Кроме этого, дефлектор не позволяет ударному газу, выходящему из трубы, попасть обратно.
Как отмечают специалисты, при неправильном расположении дымохода на объекте дефлектор не может работать в полную мощность, поэтому перед установкой обязательно проверьте правильность монтажа канала.
Также, дефлектор может служить вентиляционной турбиной, которая устанавливается в системах с естественной вентиляцией. Далее мы подробно расскажем, как сделать вентиляционный дефлектор своими руками.
Турбодефлектор своими руками
Если вы хотите сэкономить свои средства и изготовить турбо дефлектор самостоятельно, то для начала работы необходимо подготовить все необходимые материалы, инструменты и чертежи всех деталей.
Необходимые инструменты
- Лист стали. Он может быть нержавеющим или оцинкованным. Толщина должна составлять от 0, 5 до 1 мм.
- Ножницы для резки по металлу.
- Заклепочник.
- Дрель и сверла по металлу.
- Несколько листов картона.
Подготовка чертежа
Перед тем, как начать изготовление деталей, необходимо выполнить подробный чертеж будущего дефлектора. Если вы хотите сделать устройство быстро, мы рекомендуем воспользоваться готовыми чертежами из Интернета. При этом обязательно проверьте, чтобы все параметры совпадали с необходимыми и подходили вашему конкретному случаю.
Если же вы хотите сделать чертёж дефлектора самостоятельно, то можете воспользоваться нашими советами и рекомендациями, которые помогут вам сделать это максимально правильно.
| Посадочный диаметр | Ширина | Высота | Высота основания |
| 160 | 270 | 260 | 70 |
| 200 | 290 | 290 | 70 |
| 250 | 350 | 345 | 110 |
| 300 | 400 | 365 | 110 |
| 315 | 400 | 365 | 110 |
| 355 | 450 | 385 | 110 |
| 400 | 495 | 465 | 140 |
| 500 | 615 | 635 | 225 |
| 630 | 790 | 700 | 250 |
Основой чертежа является внутренний диаметр дымохода. После получения его размера, нужно выбрать высоту дефлектора, а также ширину диффузора.
Если ваши размеры не совпадают с теми, которые указаны в таблице, то вы можете рассчитать их самостоятельно в соответствии с пропорциями:
- Высота дефлектора должна быть от 1, 6 до 1, 7 внутреннего диаметра вашего дымохода.
- Ширина диффузора должна составлять от 1, 2 до 1, 3 внутреннего диаметра.
- Ширина дефлектора должна достигать от 1, 7 да 10 внутреннего диаметра канала.
После этого необходимо выполните на ватмане детальный чертеж будущего дефлектора в соответствии с теми характеристиками, которые вы рассчитали. Чертёж можно сделать вручную при помощи карандаша или в программах Adobe Photoshop или Adobe Illustrator. Размеры всех деталей должны быть в натуральную величину.
Если вы не можете самостоятельно подготовить чертеж, обратитесь к специалистам, которые сделают все замеры и в короткие сроки подготовят необходимый чертеж.
Пример чертежа, который должен получиться:
Инструкция
После того, как вы сделали подробный чертеж, необходимо вырезать каждую деталь из бумаги.
Как только будут готовы все бумажные заготовки, их нужно закрепить на листе нержавеющей или оцинкованной стали. Обведите маркером каждую заготовку. Также для этого можно использовать специальный мел по металлическим покрытиям.
При помощи ножниц для резки по металлу вырезается каждая деталь. Стоит отметить, что на срезах края необходимо подогнуть примерно на 5 мм. Для этого воспользуйтесь пассатижами. После этого при помощи молотка отбейте места загибов. Это необходимо для того, чтобы края будущих деталей стали в два раза тоньше.
Заготовку будущего диффузора сверните в цилиндр. Далее просверлите отверстия для закрепления деталей при помощи болтов или заклепок. Некоторые рекомендуют воспользоваться сваркой-полуавтомат, которая не позволит насквозь прожечь металлические листы.
Сделайте то же самое с внешним цилиндром, а заготовку для колпака сверните конусовидной формы и соедините концы при помощи заклепочника.
Далее необходимо из остатков листов стали вырезать 3-4 линии, ширина которых составляет около 6 см, а длина — 20 см. Подогните их с обеих сторон с отступом в 6 см. Просверлите несколько отверстий под болты на расстоянии от края в 5 см. Закрепите их на колпаке. После этого воспользуйтесь заклепками и соедините их сначала с внешним цилиндром, а после – с колпаком.
Установка
Как только ваш диффузор полностью готов, его необходимо установить на дымоход. Это можно сделать двумя методами:
- Монтаж на сам дымоход.
- Монтаж на трубу, которая после надевается на дымоходный канал.
Пользователи в интернете отмечают, что второй метод установки турбодефлектора является безопаснее по причине того, что все самые сложные процедуры можно выполнить заранее, а готовую конструкцию быстро установить на крышу.
Поэтому мы расскажем, как выполнить установку именно этим способом:
- В первую очередь необходимо подготовить саму трубу. Ее диаметр должен быть несколько больше диаметра дымохода. На одном ее конце нужно отступить примерно 15 см и отметить места для сверления. То же самое нужно сделать на нижней части дефлектора.
- После этого просверлите отверстия в обеих деталях и проверьте, совпадают ли они.
- Зафиксируйте трубу и дефлектор при помощи болтов.
- Далее готовую конструкцию можете надеть на дымоход и прочно закрепить хомутом, чтобы не оставалось зазоров.
Если вы хотите обеспечить дополнительную защиту, можете обработать соединения герметиком, обладающим стойкостью к высоким температурам.
Изготовление дефлектора Григоровича своими руками
Материалы
Для изготовления дефлектора Григоровича необходимо подготовить следующие материалы:
- Лист оцинкованной или нержавеющей стали, толщина которого должна достигать до 1 мм.
- Металлические заклепки или болты.
- Бумага или плотный картон для создания чертежа будущего изделия.
- Ножницы для резки по металлу.
- Дрель и сверла по металлу.
- Заклепочник.
Этапы создания
Сначала необходимо подготовить чертеж на листе ватмана. Как и в предыдущем варианте, за основу берется внутренний диаметр дымохода. Далее необходимо рассчитать следующие параметры в соотношениях:
- Высота конструкции должна составлять примерно от 1, 7 диаметра.
- Ширина защитного Санта должна быть в 2 раза больше внутреннего диаметра дымоходного канала.
- Ширина диффузора должна быть примерно 1, 3 диаметра.
После этого вам необходимо подготовить чертеж, который должен выглядеть примерно так:
С каждого края загибайте примерно 5 мм для закрепления деталей. Отбейте молотком каждый загиб, уменьшив его толщину примерно в 2 раза. Просверлите в них 2-3 отверстия и соедините детали между собой так, чтобы диффузор имел форму цилиндра, а защитный зонт — конуса.
Как и в предыдущей инструкции, сделайте несколько полос и с их помощью соедините колпак и сам диффузор.
Вопросы энергонезависимости беспокоят умы не только руководителей государств, предприятий, но и отдельно взятых граждан, владельцев частных домов. С увеличением монополии и тарифов производителями электроэнергии, народ ищет эффективные альтернативные источники питания. Одним из таких источников считается ветровой генератор.
Основные элементы в системе ветрового генератора
Существует много моделей, вариантов от разных производителей, но как показывает практический опыт, не всегда они доступны по цене и качеству для широкого круга потребителей. При наличии информации, определенных знаний электротехники и практических навыках, ветрогенератор доступно сделать своими руками.
Принцип работы и основные элементы
Работа самодельного ветрогенератора ничем не отличается от промышленных моделей, принципы действия заложены те же самые. Энергия ветра преобразуется в механическую энергию вращением ротора генератора, который вырабатывает электричество.
Основные элементы конструкции (рис. выше):
- пропеллер с лопастями;
- вал вращения, по которому крутящий момент передается на ротор генератора;
- генератор;
- конструкция крепления генератора на месте установки;
- если необходимо, для увеличения оборотов вращения ротора может устанавливаться редуктор или ременная передача между валом с пропеллером и валом генератора;
- для преобразования переменного тока генератора в постоянный используется преобразователь, выпрямительный диодный мост, ток с которого поступает для подзарядки аккумуляторной батареи;
- аккумуляторная батарея, от которой электроэнергия поступает через инвертор к нагрузке;
- инвертор преобразует постоянный ток аккумулятора с напряжением 12 В или 24 В в переменный с напряжением 220 В.
Конструкции пропеллеров, генераторов, редукторов и других элементов могут отличаться, иметь различные характеристики, дополнительные приборы, но в основе системы всегда присутствуют перечисленные составляющие.
Выбор и изготовление своими руками
По конструктивному исполнению существует два типа оси, вращающей ротор генератора:
- генераторы с горизонтальной осью вращения;
Генератор с горизонтальной осью вращения
- генераторы с вертикальной осью вращения.
Роторный ветрогенератор с вертикальной осью вращения
Горизонтальные оси вращения
Каждая конструкция имеет свои достоинства и недостатки. Наиболее распространенный вариант – с горизонтальной осью. Эти модели имеют большой КПД преобразования энергии ветра во вращательные движения оси, но есть определенные трудности в расчетах и изготовлении своими руками лопастей. Обычная плоская форма лопасти, которая применялась на старинных ветряных мельницах, малоэффективна.
Для использования максимальной энергии ветра при вращении оси, лопасти должны иметь крыловидную форму. На самолетах форма крыла за счет силы встречного ветра обеспечивает подъемные потоки. В рассматриваемом случае силы этих потоков будут направлены на вращение вала генератора. Пропеллеры могут быть с двумя, тремя, и большим количеством лопастей, чаще всего встречаются конструкции с тремя лопастями. Этого вполне достаточно, чтобы обеспечить необходимую скорость вращения.
Ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения должны постоянно быть повернуты плоскостью пропеллера на фронт встречного потока ветра. Для этого требуется применять хвостовое оперение флюгерного типа, которое под действием ветра, как парус, разворачивает всю конструкцию пропеллером к встречному ветру.
Вертикальные оси вращения
Основным недостатком этого варианта является низкий КПД, однако это компенсируется более простой конструкцией, которая не требует изготовления дополнительных элементов для поворота лопастей к ветру. Вертикальное расположение оси и лопастей позволяет использовать энергию ветра для вращения с любого направления, эту конструкцию проще сделать своими руками. Вращение вала осуществляется более стабильно, без резких скачков скорости.
Среднегодовые скорости ветров на территории России неодинаковы. Наиболее благоприятные условия для работы ветрогенераторов – 6-10 м/с. Таких районов немного, в основном преобладают ветра 4-6 м/с. Для увеличения скорости вращения приходится применять редукторы и учитывать высоту, розу ветров на местности установки генератора.
Пример изготовления ветрогенератора
Рассматривается вариант с вертикальной осью вращения.
Ветровая турбина своими руками
Самый простой вариант для производства лопастей – использовать металлическую бочку на 50-200 л. В зависимости от количества необходимых лопастей, бочка распиливается болгаркой сверху вниз на 4 или 3 равные части.
Вертикальные лопасти из металлической бочки
Можно просто использовать листы оцинкованного кровельного железа, которые легко вырезать нужной формы своими руками, используя ножницы по металлу.
Вертикальные лопасти из листового железа
В дальнейшем лопасти крепятся на верхней части оси вращения. Основой для их крепления могут быть деревянные диски из шестислойной фанеры.
Надежнее использовать металлическую раму из прямоугольного профиля, к которой болтами прикручиваются лопасти.
Пример размещения вертикальных лопастей
Пример крепления лопастей к платформе
Рама или диски жестко крепятся на ось вращения, сама ось вставляется в муфты с подшипниками, которые надежно установлены в каркасе вышки или крыши здания, на котором размещается генератор.
Установка оси с лопастями на вышке
Наглядное изображение установки вертикальной оси вращения на крыше здания
- Турбина с вертикальными лопастями.
- Платформа стабилизации оси с двухрядным шариковым подшипником.
- Растяжки стального троса Ø 5мм.
- Вертикальная ось, стальная труба Ø 40-50мм, толщина стенок не менее 2 мм.
- Рычаг регулятора скорости вращения.
- Лопасти аэродинамического регулятора сделаны из фанеры или пластика толщиной 3-4 мм.
- Тяги, которыми регулируется скорость вращения, количество оборотов.
- Груз, вес которого устанавливает скорость вращения.
- Шкив вертикальной оси для ременной передачи, широко используется велосипедный обод от колеса, без камеры и покрышки.
- Опорный подшипник.
- Шкив на оси ротора генератора.
На нижний конец оси крепится шкив для ременной передачи или шестерни для редуктора, это необходимо для увеличения скорости вращения ротора. Практика показывает, что при скорости ветра 5 м/с вращение вала с горизонтальными лопастями от бочки будет не более 100 об/м. При скорости ветра 8-10 м/с вращение достигает до 200 м/с. Этого очень мало для того, чтобы генератор выдавал необходимую мощность для зарядки аккумулятора.
Редуктор соотношением 1:10 позволяет добиться необходимой скорости вращения.
Установка шкивов ременной передачи
Низкооборотный генератор
Для преобразования механической вращательной энергии в электричество проще всего использовать автомобильные генераторы. Но обычные генераторы от легковых автомобилей для ветряков не рекомендуются по причине наличия щеток в их конструкции. Графитовые щетки снимают ток, наводящийся на роторе, в процессе эксплуатации они стираются и требуют замены. Кроме того, такие генераторы высокооборотистые, для выработки напряжения 14 В с током до 50А требуется 2000 и более оборотов.
Более эффективные генераторы для ветряков от тракторов и автобусов Г.964.3701 с магнитным возбуждением обмоток. Они не имеют щеток, работают на более низких оборотах. Генератор Г288А.3701 имеет три фазы, используется для электроснабжения транспортных средств в совокупности с аккумулятором. Имеет хорошие характеристики для использования в системах ветрогенераторов:
- вырабатывает напряжение 28 В;
- встроенный выпрямитель выдает постоянный ток до 47 А;
- мощность на выходе до 1.3 кВт;
- на холостом ходу вращение 1200 об/м;
- при токовой нагрузке в 30А требуется 2100 об/м.
Генератор имеет подходящие габариты и массу:
- общий вес 10 кг;
- диаметр 174 мм;
- длина 230 мм.
Генератор с МАЗа – 24В
Генераторы такого типа используются на транспорте КАМАЗ, Урал, КРАЗ, МАЗ с двигателями ярославского завода ЯМЗ 236, 238, 841, 842 и ЗМЗ 73. В целях экономии финансов, можно купить бывший в употреблении генератор на пунктах разборки. Для выработки большей мощности электроэнергии при низких оборотах можно сделать генератор своими руками на ниодимовых магнитах, но это отдельная тема и требует более подробного описания.
Последовательность сборки
- В первую очередь монтируется вышка или конструкция крепления генератора на крыше здания. Крепится вертикальная ось во втулки с подшипниками, устанавливаются лопасти.
- После установки оси с лопастями на нижней части фиксируется шкив для ременной передачи.
- На уровне шкива оси, к специально подготовленной платформе, крепится генератор с шкивом для ремня на вале ротора. Шкивы генератора и оси с лопастями должны устанавливаться на одном уровне.
Диаметр шкива на оси должен быть примерно в 10 раз больше диаметра шкива на вале генератора. Исходя из условий, что расчетная скорость ветра примерно 10 м/с, даст скорость вращения оси до 200 об/м.
Используется формула:
Wr = Wos x Dosd, где
- Wr – скорость вращения шкива генератора;
- Dos – диаметр шкива на вертикальной оси;
- d – диаметр шкива на вале ротора генератора;
- Wos – скорость вращения шкива вертикальной оси.
Wr = 200 обм х 500мм/50 мм = 2000 об/м – достаточная скорость вращения, чтобы генератор выбранного типа выдал необходимую мощность.
- Натягивается ремень, для этого в платформе крепления генератора должны быть прорези, как на креплении автомобиля.
- Выходные провода генератора подключаются к клеммам аккумулятора.
Данные генераторы имеют встроенные выпрямители, на выходе постоянный ток, поэтому плюсовой красный провод крепится к клемме «+», а минусовой провод – к клемме «минус».
- Вход инвертора 24В/220В подключается к аккумулятору, также с соблюдением полярностей.
- Выход инвертора подключается к цепи с нагрузкой.
Видео. Ветрогенератор своими руками.
Имея необходимые материалы, практические навыки слесарных работ, используя готовые автомобильные генераторы с магнитным возбуждением обмоток, ветрогенератор несложно установить своими руками. Для изготовления генератора большей мощности на ниодимовых магнитах потребуются более глубокие знания в электротехнике и навыки сборки электрооборудования. Это один из самых простых способов собрать ветровой генератор своими руками.
Правильно спроектированная вентиляционная система обеспечивает чистый и свежий воздух внутри помещения. Главным условием её эффективной работы является наличие тяги. К сожалению, мусор и пыль, попадающие в каналы, способны нарушить нормальную работу оборудования. Чтобы этого не произошло на вентиляционную трубу необходимо установить дефлектор.
Если дефлектора на вентиляционной трубе нет, то её диаметр будет постепенно уменьшаться. В наибольшей степени этому способствует жир, который скапливается на стенках воздуховода. Именно на него налипает пыль и мусор.
Вентиляционный дефлектор устанавливается на оголовок трубы. На первый взгляд, это защищает каналы от мусора, который может попадать извне. Но не всё так просто. Устройство выполняет целый ряд функций, каждая из которых важна.
Особенности
Установка дефлектора на вентиляционную трубу в значительной мере позволяет увеличить тягу. Устройство отклоняет воздушные потоки. В итоге на выходе из вентиляционной шахты образуется зона пониженного давления. Благодаря этому воздух, внутри трубы поднимается вверх. Таким образом происходит компенсация давления.
Существует множество конструкций дефлекторов, но все они работают по описанному выше принципу. Интересно, что в большинстве современных устройств имеется сужение канала. Это позволяет добиться роста скорости, с которой воздушные потоки проходят над оголовком трубы. В результате тяга усиливается. Данный эффект носит название «принцип аэрографа».
Если правильно использовать дефлектор на вентиляционной трубе, то можно добиться значительного прироста в эффективности работы всей системы. При правильном выборе устройства и его оптимальной установке прирост мощности может достигать 20 процентов.
Внимание! Самую высокую эффективность вентиляционный дефлектор показывает при установке на вентиляционных каналах с изгибами и большими горизонтальными участками.
Но основным предназначением дефлектора всё-таки является защита воздуховода от попадания внутрь мусора, насекомых, мелких птиц и атмосферных осадков. Так как устройство устанавливается снаружи, то материалом корпуса является нержавеющая сталь или керамика. В некоторых случаях можно увидеть и обычный пластик.
Плюсы и минусы
Перед тем собрать агрегат своими руками необходимо узнать не только его позитивные стороны, но и негативные. Для начала сосредоточимся на позитиве. Зонтичная конструкция эффективно защищает трубу от осадков и грязи, также можно наблюдать увеличение тяги.
Главным недостатком дефлектора на вентиляционную трубу является то, что когда ветер дует снизу, то поток ударяется в верхнюю часть конструкции и не даёт воздуху нормально выходить наружу. Поэтому иногда могут наблюдаться проблемы с работой системы. К счастью, это происходит довольно редко.
К тому же были придуманы действенные контрмеры. Проще говоря, конструкции стали обустраивать двумя конусами, которые соединяются основаниями. Поэтому если вы хотите получить по-настоящему надёжный агрегат, это лучше всего учитывать при создании чертежа.
Внимание! Чем сильнее нисходящий поток ветра, тем выше давление внутри вентиляционного дефлектора, который установлен на трубе.
Виды
Существует множество разновидностей дефлекторов для вентиляционных труб:
- Весьма востребованным является дефлектор Цаги. Устройство обрело высокую популярность благодаря простоте конструкции и высокой эффективности.
- Дефлектор Григоровича пользуется большой популярностью.
- Н-образный аппарат является наиболее эффективным при установке на дымовых трубах.
Также довольно часто можно встретить открытые конструкции. Так как всевозможных конструкций на рынке довольно много, их классифицируют по следующим параметрам:
- форма навершия,
- роторный или турбинный принцип работы,
- тип флюгера.
Особую роль играет материал, из которого сделан дефлектор. К примеру, пластиковые изделия обладают сравнительно невысокой ценой, но при этом их срок эксплуатации не очень велик. Также можно отметить утончённый внешний вид.
Именно из-за эстетичности пластиковые дефлекторы можно увидеть на большинстве труб в частных домах. К сожалению, пластик не выносит высоких температур, поэтому его нельзя устанавливать на дымоходах.
Вращающийся вентиляционный дефлектор усиливает тягу и эффективно защищает каналы от попадания внутрь разнообразного мусора. Главной особенностью устройства является шарообразная форма.
Ротационный вентиляционный дефлектор для трубы также может называться турбинным. Устройство способно за счёт энергии ветра обеспечивать движение турбины. Внутри её воздух закручивается по принципу торнадо. Это, в свою очередь, увеличивает тягу в воздуховоде. Как результат можно наблюдать хорошую тягу даже летом.
Дефлектор Григоровича
Существует множество разновидностей вентиляционных дефлекторов для труб. Если же брать во внимание конструкцию, в которой сочетается простота и эффективность, то это, безусловно, агрегат Григоровича.
Этот вентиляционный дефлектор для трубы имеет усечённый конус. Он ещё называется диффузором. Сама вентиляционная труба должна в него немного входить. Сверху монтируется защитный зонт. Под ним устанавливается конструкция, обеспечивающая пониженное давление даже при боковом ветре. Она имеет форму конуса. Само собой, подобная конструкционная особенность увеличивает силу тяги.
Делаем дефлектор своими руками
Подготовительные работы
Чтобы сделать вентиляционный дефлектор своими руками и установить его на трубу для начала нужно выполнить определённые подготовительные работы. Устройство состоит из таких основных элементов:
- входного патрубка,
- диффузора,
- колпака.
В качестве материала лучше всего выбрать нержавеющую сталь. Её высокие антикоррозийные свойства обеспечат долгий срок службы дефлектора на вентиляционной трубе.
Перед тем как начать сборку своими руками необходимо озаботиться наличием нужного инструментария, в него входит:
- болгарка,
- дрель,
- хомуты,
- молоток,
- рулетка,
- ножницы для металла,
- болты и гайки,
- заклёпки.
Также вам нужно подумать о поиске подходящих для агрегата листов металла. Особое внимание нужно уделить средствам защиты. Не стоит начинать работу без перчаток и очков.
В подготовительный процесс также входит создание чертежа для вентиляционного дефлектора своими руками. Стоит признать, что это довольно непростая задача. Конечно, саму конструкцию сверхсложной не назовёшь, тем не менее для того, чтобы получить пригодный к длительной эксплуатации агрегат нужно всё тщательно рассчитать.
Оптимальным будет взять уже готовый чертёж, к примеру, один из этой статьи. Но вы должны учитывать, что размеры трубы у вас могут быть совсем другими. Поэтому в процессе осуществления проекта может понадобиться внести дополнительные коррективы. Лучшим вариантом будет обратиться в конструкторское бюро, где вам сделают готовый проект, который вы сможете воплотить в жизнь своими руками.
Сборка
После того как вы подготовите весь нужный инструмент и позаботитесь об индивидуальной защите, можно будет приступить к самому процессу. Для начала необходимо перевести контуры с чертежа на металл. При этом особое внимание уделяется следующим элементам:
- колпаку,
- диффузору,
- внешнему цилиндру,
- стойкам.
От того, насколько тщательно вы всё прорисуете, зависит конечный результат в виде готового к работе агрегата. Как только метки нанесены, можно приступать к вырезанию нужных форм, конечно же, для этого вам понадобятся ножницы по металлу.
Чтобы соединить вырезанные элементы между собой используйте заклёпочный пистолет. При этом своеобразными мостами между двух частей основной конструкции будут выступать стойки.
Внимание! Стойки должны быть вырезаны из того же металла, что и две основные части агрегата.
После того как агрегат будет собран, его можно устанавливать на изголовье трубы. При этом сама конструкция крепится при помощи хомутов. На этом процесс изготовления и установки можно считать завершённым.
Итоги
Вентиляционный дефлектор — это важный элемент в системе вентиляции. Он позволяет увеличить производительность системы на 20 процентов и при этом защищает внутренние каналы от мусора, пыли и осадков. Чаще всего агрегаты такого класса делаются из листов нержавейки, но возможны и другие варианты.
