Складно не помітити, наскільки стабільність поставок електроенергії заміських об'єктів відрізняється від забезпечення міських будівель і підприємств електроенергією. Зізнайтеся, що ви як власник приватного будинку або дачі не раз стикалися з перебоями, пов'язаними з ними незручностями і псуванням техніки.
Перераховані негативні ситуації разом з наслідками перестануть ускладнювати життя любителів природних просторів. Причому з мінімальними трудовими і фінансовими витратами. Для цього потрібно всього лише зробити вітряної генератор електроенергії, про що ми детально розповідаємо в статті.
Ми докладно описали варіанти виготовлення корисної в господарстві системи, яка позбавляє від енергетичної залежності. Згідно наших порад спорудити вітрогенератор своїми руками зможе недосвідчений домашній майстер. Практичний пристрій допоможе істотно скоротити щоденні витрати.
Законність установки вітрогенератора
Альтернативні джерела енергії - мрія будь-якого дачника або домовласника, ділянка якого знаходиться далеко від центральних мереж. Втім, отримуючи рахунки за електроенергію, витрачену в міській квартирі, і дивлячись на зрослі тарифи, ми усвідомлюємо, що вітрогенератор, створений для побутових потреб, нам би не завадив.
Прочитавши цю статтю, можливо, ви здійсніть свою мрію в реальність.

Щоб не витратити даремно гроші, сили і час, давайте визначимося: чи є які-небудь зовнішні обставини, які створять нам перешкоди в процесі експлуатації вітрогенератора?
Для забезпечення електроенергією дачі або невеликого котеджу достатньо малої вітроенергетичної установки, потужність якої не перевищить 1 кВт. Такі пристрої в Росії прирівняні до побутових виробів. Їх установка не вимагає сертифікатів, дозволів або будь-яких додаткових погоджень.

Ніякого оподаткування виробництва електроенергії, яка витрачається на забезпечення власних побутових потреб, не передбачено. Тому малопотужний вітряк можна сміливо встановлювати, виробляти з його допомогою безкоштовну електроенергію, що не сплачуючи при цьому державі ніяких податків.
Втім, про всяк випадок слід поцікавитися, чи немає яких-небудь місцевих нормативних актів, що стосуються індивідуального енергопостачання, які могли б створити перешкоди в установці і експлуатації цього пристрою.

Претензії можуть виникнути у ваших сусідів, якщо вони будуть відчувати незручності, пов'язані з експлуатацією вітряка. Не забувайте, що наші права закінчуються там, де починаються права інших людей.
Тому при покупці або самостійному виготовленні вітрогенератора для будинку потрібно звернути серйозну увагу на наступні параметри:
- Висота щогли. При складанні вітрогенератора потрібно враховувати обмеження на висоту індивідуальних будівель, які існують в ряді країн світу, а також місцезнаходження своєї ділянки. Знайте, що поблизу від мостів, аеропортів і тунелів будови, висота яких перевищує 15 метрів, заборонені.
- Шум від редуктора і лопатей. Параметри створюваного шуму можна встановити за допомогою спеціального приладу, після чого зафіксувати результати вимірів документально. Важливо, щоб вони не перевищували встановлені шумові норми.
- Ефірні перешкоди. В ідеалі при створенні вітряка повинен бути передбачений захист від створення телезавад там, де ваш пристрій може такі неприємності забезпечити.
- Претензії екологічних служб. Ця організація може перешкоджати вам в експлуатації установки тільки в тому випадку, якщо вона заважає міграції перелітних птахів. Але це малоймовірно.
При самостійному створенні і монтажі пристрою вчіть ці моменти, а при покупці готового виробу зверніть увагу на параметри, які стоять в його паспорті. Краще заздалегідь убезпечить себе, ніж згодом засмучуватися.








Принцип роботи вітряної установки
Вітрогенератор або вітроелектричної установки (ВЕУ) - це пристрій, який використовується з метою перетворення кінетичної енергії потоку вітру в механічну енергію. Отримана механічна енергія обертає ротор і перетворюється в необхідний нам електричний вид.
Принцип дії і пристрій кінетичного вітряка докладно описані в статті, з якої ми рекомендуємо ознайомитися.
До складу ВЕУ входять:
- лопаті, що утворюють пропелер,
- обертовий ротор турбіни,
- вісь генератора і сам генератор,
- інвертор, який перетворює змінний струм в постійний, що використовується для зарядки батарей,
- акумулятор.
Суть пристрою вітряних установок проста. У процесі обертання ротора утворюється трифазний змінний струм, який потім проходить через контролер і заряджає акумуляторну батарею постійного струму. Далі інвертор перетворює струм, щоб його можна було споживати, живлячи освітлення, радіоприймач, телевізор, мікрохвильову піч і так далі.

В цілому, принцип роботи вітрогенератора будь-якого типу і конструкції полягає в наступному: в процесі обертання виникає три види силового впливу на лопаті: гальмує, імпульсна і підйомне.

Дві останні сили долають гальмує силу і призводять в рух маховик. На нерухомій частині генератора ротор формують магнітне поле, щоб електричний струм пішов по дротах.




Класифікація видів генераторів енергії
Існує кілька ознакою, за якими класифікують вітроелектричні установки. Як підібрати оптимальний варіант пристрою для заміської власності докладно розказано в одній з найпопулярніших статей на нашому сайті.
Отже, вітряки розрізняються по:
- числу лопастей в пропелері;
- матеріалами виготовлення лопатей;
- розташуванню осі обертання відносно поверхні землі;
- шаговому ознакою гвинта.
Зустрічаються моделі з однією, двома, трьома лопатями і багатолопатеву.
Вироби з великим числом лопатей починають своє обертання навіть при невеликому вітрі. Зазвичай їх використовують в таких роботах, коли сам процес обертання важливішим за здобуття електроенергії. Наприклад, для отримання води з глибоких свердловинних стовбурів.

Лопаті можуть бути вітрильними або жорсткими. Вітрильні вироби набагато дешевше жорстких, на виготовлення яких йде метал або склопластик. Але їх доводиться дуже часто ремонтувати: вони неміцні.
Що стосується розташування осі обертання відносно земної поверхні, розрізняють вертикальні вітряки і горизонтальні моделі. І в цьому випадку кожна різновид має свої переваги: вертикальні більш чутливо реагують на кожне подих вітру, зате горизонтальні могутніше.
Вітрогенератори поділяються по кроковим ознаками на моделі з фіксованим і змінним кроком. Змінний крок дозволяє істотно збільшувати швидкість обертання, але така установка відрізняється складною і масивну конструкцію. ВЕУ з фіксованим кроком простіше і надійніше.








Вітроелектричної установки роторного типу
Розберемося, як змайструвати своїми руками простий вітряк з вертикальною віссю обертання роторного типу. Така модель цілком може забезпечити потреби в електроенергії садового будиночка, різноманітних господарських будівель, а також підсвітити в темний час доби прибудинкову територію і садові доріжки.

Наша мета - виготовлення вітряка, гранична потужність якого складе 1, 5 кВт.
Для цього нам знадобляться наступні елементи і матеріали:
- автомобільний генератор на 12 V;
- гелевий або кислотний акумулятор на 12 V;
- напівгерметичний вимикач різновиди «кнопка» на 12 V;
- перетворювач 700 W - 1500 W і 12V - 220V;
- відро, каструля великого обсягу або інша містка ємність з нержавіючої сталі або з алюмінію;
- автомобільне реле контрольної лампи заряду або зарядки акумулятора;
- автомобільний вольтметр (можна будь-який);
- болти з гайками та шайбами;
- дроти перетином 4 квадратних мм і 2, 5 квадратних мм;
- два хомута для закріплення генератора на щоглі.
У процесі виконання робіт нам будуть потрібні болгарка або ножиці по металу, будівельний олівець або маркер, рулетка, кусачки, свердло, дриль, ключі і викрутка.
Контролер для системи, яка генерує електроенергію, також можна зібрати своїми руками. З правилами і схемами виготовлення контролера для вітряка ознайомить стаття, з вмістом якої ми радимо ознайомитися.
Стартовий етап виготовлення установки
Виготовлення саморобного вітряка починаємо з того, що візьмемо велику металеву ємність циліндричної форми. Зазвичай для цієї мети використовують стару виварювання, відро або каструлю. Саме вона буде основою для нашого майбутнього ВЕУ.
За допомогою рулетки і будівельного олівця (маркера) нанесемо розмітку: поділимо нашу ємність на чотири однакові частини.

Метал доведеться різати. Для цього можна використовувати болгарку. Її не застосовують для розрізання ємності з оцинкованої сталі або забарвленої жерсті, тому що метал такого виду обов'язково перегріється. Для таких випадків краще використовувати ножиці. Вирізаємо лопаті, але не прорізаємо їх до самого кінця.
Варіанти, схеми і рекомендації по виготовленню різних моделей лопатей для вітрогенератора ви знайдете в рекомендованій нами статті.
Одночасно з продовженням робіт над ємністю ми будемо переробляти шків генератора. У днище колишньої каструлі і в шківі потрібно намітити і просвердлити отвори для болтів. До робіт на цій стадії потрібно поставитися максимально уважно: всі отвори повинні розташовуватися симетрично, щоб в ході обертання установки не виникло дисбалансу.

Відгинаємо лопаті так, щоб вони не надто стирчали. Коли ми виконуємо цю частину роботи, обов'язково враховуємо, в який бік буде обертатися генератор.
Зазвичай напрямок його обертання орієнтоване по ходу годинниковою стрілкою. Кут вигину лопатей впливає на площу впливу повітряних потоків і на швидкість обертання пропелера.
Тепер потрібно закріпити на шківі відро з підготовленими до роботи лопатями. Встановлюємо генератор на щоглу, зафіксувавши його при цьому хомутами. Залишилося приєднати дроти і зібрати ланцюг. Підготуйтеся записати схему з'єднання, кольору проводів і маркування контактів. Пізніше вона вам неодмінно стане в нагоді. Фіксуємо дроти на щоглі пристрою.

Для під'єднання акумулятора потрібно застосувати дроти перетином 4 мм ². Досить взяти відрізок протяжністю 1 метр. Цього вистачить.
А для того щоб підключити до мережі навантаження, до складу якої входять, наприклад, освітлювальні і електричні прилади, достатньо проводів з перетином 2, 5 мм². Встановлюємо инвертер (перетворювач). Для цього теж буде потрібен провід 4 мм ².
Переваги та недоліки роторного моделі вітряка
Якщо ви зробили все акуратно і послідовно, то цей вітрогенератор буде успішно працювати. При цьому ніяких проблем в ході його експлуатації не виникне.
Якщо використовувати перетворювач 1000 W і акумулятор 75А, це установка забезпечить електрикою й прилади відеоспостереження, і охоронну сигналізацію і навіть вуличне освітлення.
Переваги цієї моделі такі:
- економічна;
- елементи легко можна поміняти на нові або відремонтувати;
- особливі умови для функціонування не потрібні;
- надійна в експлуатації;
- забезпечує повний акустичний комфорт.
Недоліки теж є, але їх не так вже й багато: продуктивність цього пристрою не надто висока, і у нього є значна залежність від раптових поривів вітру. Повітряні потоки можуть просто зірвати імпровізований пропелер.
Для того щоб точно підібрати модель вітрогенератора вимагається потужності перед початком робіт радимо зробити розрахунок за наведеними в рекомендованої статті формулами.
Збірка аксиальной ВЕУ на неодімових магнітах
Оскільки неодимові магніти в Росії з'явилися відносно недавно, то і аксіальні вітрогенератори з безжелезнимі статорами стали робити не так давно.
Поява магнітів викликало ажіотажний попит, але поступово ринок наситився, і вартість цього товару стала знижуватися. Він став доступний для умільців, які тут же пристосували його для своїх різноманітних потреб.

Якщо у вас є маточина від старого авто з гальмівними дисками, то її і візьмемо в якості основи майбутнього аксіального генератора.
Передбачається, що ця деталь не нова, а вже експлуатувалися. У цьому випадку її необхідно розібрати, перевірити і змастити підшипники, ретельно вичистити геть осадові нашарування і всю іржу. Готовий генератор не забудьте пофарбувати.

Розподіл і закріплення магнітів
Неодимові магніти повинні бути наклеєні на диски ротора. Для нашої роботи візьмемо 20 магнітів 25х8мм.
Звичайно, можна використовувати і іншу кількість полюсів, але при цьому необхідно дотримуватися таких правил: кількість магнітів і полюсів в однофазному генераторі має збігатися, але, якщо мова йде про трифазної моделі, то співвідношення полюсів до котушок повинно складати 2/3 або 4/3 .
При розміщенні магнітів полюса чергуються. Важливо не помилитися. Якщо ви не впевнені, що розташуйте елементи правильно, зробіть шаблон-підказку або нанесіть сектора прямо на сам диск.
Якщо у вас є вибір, купіть краще не круглі, а прямокутні магніти. У прямокутних моделях магнітне поле зосереджено по всій довжині, а в круглих - в центрі.
У протистоять магнітів повинні бути різні полюси. Ви нічого не переплутати, якщо за допомогою маркера помітите їх знаками мінус або плюс. Щоб визначити полюси, візьміть магніти і піднесіть їх один до одного.
Якщо поверхні притягуються, поставте на них плюс, якщо відштовхуються, то помітьте їх мінусами. При розміщенні магнітів на дисках чергуйте полюса.

Для надійності закріплення магніту потрібно застосовувати якісний і максимально сильний клей.
Щоб посилити надійність фіксації, можна скористатися епоксидною смолою. Її слід розвести так, як це вказано в інструкції, і залити нею диск. Смола повинна покрити диск цілком, але не стікати з нього. Запобігти ймовірність стікання можна, якщо обмотати диск скотчем або зробити по його периметру тимчасові пластилінові огорожі з полімерної смуги.
Генератори однофазного і трифазного виду
Якщо порівнювати однофазний і трифазний статори, то останній виявиться краще. Однофазний генератор при навантаженні вібрує. Причиною вібрації стає різниця в амплітуді струму, що виникає через непостійній його віддачі за момент часу.
Такого недоліку у трифазній моделі немає. Вона відрізняється постійною потужністю через компенсують один одного фаз: коли в одній відбувається наростання струму, в іншій він падає.
За підсумками тестування віддача трифазної моделі майже на 50% більше, ніж аналогічний показник однофазної. Ще однією перевагою цієї моделі є те, що у відсутності зайвої вібрації підвищується акустичний комфорт при функціонуванні пристрою під навантаженням.
Тобто, трифазний генератор практично не гуде в процесі його експлуатації. Коли вібрація знижується, термін служби пристрою логічно підвищується.

Правила намотування котушки
Якщо запитати фахівця, то він скаже, що перед тим, як намотувати котушки, потрібно виконати ретельний розрахунок. Практик в цьому питанні покластися на свою інтуїцію.
Ми вибрали не дуже швидкісний варіант генератор. У нас процедура зарядки двенадцатівольтових акумулятора повинна початися при 100-150 оборотах за хвилину. Такі вихідні дані вимагають, щоб загальна кількість витків всіх котушок склало 1000-1200 штук. Цю цифру нам залишилося поділити між усіма котушками і визначити, скільки ж витків буде на кожній.
Вітряк на низьких оборотах може бути сильнішим, якщо збільшиться кількість полюсів. Частота коливань струму в котушках при цьому збільшиться. Якщо для намотування котушок застосовувати провід більшого перерізу, опір зменшиться, а сила струму збільшиться. Не пропустіть з уваги той факт, що більша напруга може «з'їдати» ток через опір обмотки.
Процес намотування можна полегшити і зробити більш ефективною, якщо використовувати для цієї мети спеціальний станочек.

На робочі характеристики саморобних генераторів великий вплив мають товщина і кількість магнітів, які розташовані на дисках. Сукупну підсумкову потужність можна розрахувати, якщо намотати одну котушку, а потім прокрутити її в генераторі. Майбутня потужність генератора визначається шляхом вимірювання напруги на конкретних оборотах без навантаження.
Наведемо приклад. При опорі 3 Ом і 200 оборотах в хвилину виходить 30 вольт. Якщо відняти від цього результату 12 вольт напруги акумулятора, вийде 18 вольт. Ділимо цей результат на 3 Ом і отримуємо 6 ампер. Обсяг в 6 ампер і відправиться на акумулятор. Звичайно, в розрахунку ми не врахували втрати в проводах і на діодному мосту: фактичний результат виявиться менше розрахункового.
Зазвичай котушки роблять круглими. Але, якщо їх трохи витягнути, то вийде більше міді в секторі і витки виявляться пряміше. Якщо порівнювати розмір магніту і діаметр внутрішнього отвору котушок, то вони повинні відповідати один одному або розмір магніту може бути трохи менше.

Товщина статора, який ми робимо, має правильно співвідноситися з товщиною магнітів. Якщо статор зробити більше за рахунок збільшення кількості витків в котушках, междискових простір зросте, а магнітопоток зменшиться. Результат же може виявитися таким: утворюється таке ж напруга, але, через що збільшилася опору котушок, ми отримаємо менший струм.
Для виготовлення форми для статора застосовують фанеру. Втім, сектора для котушок можна розмітити на папері, використовуючи в якості бордюрів пластилін.
Якщо поверх котушок на дно форми помістити склотканина, міцність виробу підвищиться. Перед нанесенням епоксидної смоли потрібно форму змастити вазеліном або воском, тоді смола НЕ прилипне до форми. Деякі використовують замість мастила скотч або плівку.
Між собою котушки закріплюються нерухомо. При цьому кінці фаз виводяться назовні. Шість виведених назовні проводів слід з'єднати зіркою або трикутником. Обертаючи зібраний генератор рукою, виробляють його тестування. Якщо напруга буде 40 V, то сила струму складе приблизно 10 ампер.
Остаточне складання пристрою
Довжина готової щогли повинна складати приблизно 6-12 метрів. При таких параметрах її основа повинна бути забетонованих. Сам вітряк буде закріплений на верхній частині щогли.
Щоб до нього можна було дістатися в разі поломки, потрібно передбачити в підставі щогли спеціальне кріплення, яке дозволить піднімати і опускати трубу, використовуючи при цьому ручну лебідку.

Щоб виготовити гвинт, можна використовувати трубу ПВХ діаметром 160 мм. Вона буде використовуватися для вирізання з її поверхні двометрового гвинта, що складається з шести лопатей. Форму лопатей краще розробити самостійно досвідченим шляхом. Мета - посилити крутний момент при низьких оборотах.
Гвинт-пропелер слід берегти від занадто сильного вітру. Для вирішення цього завдання використовують складаний хвіст. Вироблена енергія накопичується в акумуляторах.
До уваги наших читачів ми надали два варіанти вітрогенераторів, зроблених своїми руками на 220 в, які користуються підвищеною увагою не тільки власників заміської нерухомості, але і простих дачників.
Обидві моделі ВЕУ ефективні по-своєму. Особливо хороші результати ці пристрої здатні продемонструвати в степовій місцевості з частими і сильними вітрами. Вони досить ефективні, щоб використовуватися в організації альтернативного опалення будинку і в постачанні електроенергії. І їх не так вже й складно спорудити своїми руками.
Висновки і корисне відео по темі
У цьому відео наведено приклад ВЕУ з горизонтальною віссю обертання. Автор пристрою детально пояснює нюанси конструкції установки, зробленої своїми руками, звертає увагу глядачів на помилки, які можуть бути допущені в процесі самостійного виготовлення вітрогенератора, дає практичні поради.
Зверніть увагу на те, що дістатися до пристрою, піднятого на пристойну висоту, не так-то просто. Перевстановити таке ВЕУ буде, швидше за все, проблематично. Тому складна конструкція щогли в цьому випадку буде зовсім не зайвою.
На цьому відео представлений роторний вітряк з вертикальною віссю обертання. Ця установка розташована невисоко, виконана оригінально і відрізняється високою чутливістю: навіть незначний вітер призводить лопаті пристрою в рух.
Якщо ви живете в місцевості, де вітру не вважаються рідкісним явищем, застосування саме цього джерела альтернативної енергії може стати для вас найбільш ефективним. Наведені приклади самостійного виготовлення вітряків доводять, що зробити їх своїми руками не так вже й складно. Енергія вітру - загальнодоступний і поновлюваний ресурс, який можна і потрібно використовувати.
Зацікавлених темою статті відвідувачів сайту ми запрошуємо висловити свою думку в коментарях і задати питання, що виникли в ході ознайомлення з матеріалом.