Вітрогенератор для дачі або як економити на електриці

Зміст:

Вітрогенератор та його основні типи
Принципи правильного підбору ВЕУ для дачі
Основні розрахунки при виборі ВЕУ
Акумулятори та інвертори
ВЕУ власного виробництва

до змісту ?

Зміст

Вітрогенератор та його основні типи

Людство постійно перебуває у пошуку нових альтернативних джерел енергії. До таких відноситься вітрогенератор — який перетворює кінетичну енергію вітру в електроенергію.

Вітрогенератори поділяються на два основних типи:

Роторний (карусельний);
Крильчатий.

Тип

Вісь обертання
Переваги
Недоліки

Роторні вітряки
вертикальна

Низький рівень шуму;

Працює в зоні з високою турбулентністю;

Низька матеріаломісткість;

Не вимагає великої висоти і високої швидкості вітру для оптимальної роботи;

Не вимагає орієнтації на вітер.

ККД, порівняно з крильчаті, значно нижче

Крильчасті вітряки
горизонтальна

Високий ККД;

Вартість установки нижче роторних;

Швидкохідність.

Більш матеріаломісткий

до змісту ?

Принципи правильного підбору ВЕУ для дачі

Робота вітроелектричної установки залежить від трьох видів енергій: виробленої, споживаної і акумульованої. Тобто, придбати один вітрогенератор і встановити його на дачі — недостатньо. Іноді постійний вітер може чергуватися з повним штилем або шквальними поривами. Для того щоб зробити запас електроенергії, ветрогенетатор комплектується батареями-накопичувачами (акумулятори), контролерами заряду до них і інверторами.

до змісту ?

Основні розрахунки при виборі ВЕУ

Для дачі, обладнаної благами цивілізації по всім сучасним стандартам (телевізор, ноутбук, пральна машина, супутникова антена та інші електричні прилади), необхідні вітрогенератори, потужністю від 5 до 7 кВт.
Щоб правильно підібрати вітрогенератор, необхідно знати:

Добову пікове навантаження всіх приладів, що працюють від електрики;

Сумарна щоденне споживання електроенергії;

Середньорічну швидкість вітрів у тій місцевості, де планується ставити вітрогенератор.

Реальна потужність віддачі вітру обчислюється за формулою: Р=V^3*D^2/7000, де V — швидкість вітру (м/с), D — діаметр гвинта (м). Отримане число потрібно помножити на 1,2 (прийнято вважати, що втрати енергії в системі становлять 20% від тієї, яку виробляє вітряк).

до змісту ?

Акумулятори та інвертори

Розрахунок необхідної швидкості заповнення акумуляторів: якщо добове споживання складає 5 кВт (або 210 Ват на годину). Це означає, що швидкість зарядки акумулятора не повинна бути нижче, ніж 210 Ват на годину.
Вибір інвертора для вітряка безпосередньо залежить від пікового навантаження. Так звана вихідна потужність, повинна бути рівною або трохи перевищувати максимальну навантаження всіх приладів, що вимагають одночасне використання. Якщо значення пікового навантаження становить 4 кВт, інвертор 5 кВт буде оптимальним варіантом.

до змісту ?

ВЕУ власного виробництва

В якості генератора для вітряка в нашому випадку, для дачі, краще брати двигуни постійного струму. Ідеально підійде старий комп’ютерний мотор з стрічковим приводом, якщо такого немає, то можна використовувати автомобільний генератор. Вітряки з таким генератором при швидкості вітру 10 м/с можуть видавати потужність до 140 Ватт.
Щоб виготовити вітряк, знадобиться:

Автомобільний генератор і новий ротор до нього. Рідна котушка генератора сама споживає близько 3 Ампер, що значно знижує ККД вітряка, а новий ротор, доукомплектований магнітами, габарити яких складають 20х10х5, вирішить цю проблему. Діаметр ротора розраховується: діаметр генератора мінус товщина магнітів і мінус зазор (1,5 мм*2). Тобто якщо діаметр автомобільного генератора дорівнює 89 мм, діаметр ротора в результаті повинен вийти: 89-10-3=76 мм.

Кількість магнітів залежить від кількості зубів на статорі:

Статор на 18 зубів — необхідно 12 магнітів;
Статор на 36 зубів — 24 магніту.

Магніти кріпляться за допомогою скотча і епоксидної смоли, через рівні відстані, з чергуванням полюсів і без скосу.

З метою підвищення працездатності, ротор необхідно перемотати. Для цього знадобиться картон (можна взяти звичайний або пленкоэлектрокартон) і мідний емальпровід перерізу діаметром не більше 1 мм, Щоб уникнути замикання обмотки на залізо, необхідно в пази між зубами статора вставити смужки з картону. Намотування проводиться прямо на зубці, причому в певній послідовності: перша фаза -1-й, 4-й,7-й і т. д., друга фаза — 2-й, 5-й, 8-й і т. д., третя фаза — 3-й 6-й, 9-й і т. д. зуби. На виході повинна вийти трифазна обмотка.

При цьому не важливо, в який бік мотати, головне, щоб вся обмотка була в одному напрямку, а витки щільно притиснуті один до одного від основи зуба до його кінця. Всього на одному зубу має вийти два — три ряди по 13 витків кожен. Після закінчення процедури, кінці проводів з’єднуються зіркою і вся намотування, в цілях фіксації, просочується епоксидною смолою.
На виході повинен вийти вітрогенератор, який при 250 оборотах в хвилину видає не менше 20 Вольт, а опір кожної фази окремо не перевищує 3 Ома.

Для виготовлення щогли, на яку кріпиться рама, досить сталевої труби діаметром 3/4 дюйма. Рама повинна бути обладнана поворотною віссю і хвостом, щоб вітряк балансував по напрямку вітру. Краще якщо рама буде порожня, в такому випадку всередині можна буде розмістити кабелю. Кабель повинен бути не менше 2,5 квадрата.

Все більшу популярність набувають вітрогенератори з лопатями з ПВХ труб діаметром від 110 до 160 мм. Для отримання оптимального коефіцієнта використання енергії вітру, можна застосовувати наступний спрощений варіант розрахунку габаритів лопаті (на прикладі ПВХ труби діаметром 110 мм):

Довжина лопасті при зазначеному діаметрі не повинна перевищувати 55 мм;
Основне число для розрахунків отримуємо так: 110/5=22. Тепер знаходимо лінійні розміри лопаті, помноживши це число на коефіцієнти: 22*2=44мм, 22*4=88мм, 22*2,5=55мм.
Зображуємо пряму лінію (вісь абсцис), на якій відкладаємо 2 точки: перша на відстані 8 мм (15% від загальної довжини) від початку труби, друга на 55 мм.(50%). Це дві відправні точки, завдяки яким і формується лопать.
Корінь лопаті — це початок труби. Відкладаємо точку з координатами (0;44). Тобто відміряємо 44 мм (22*2) перпендикулярно вгору від горизонтальної лінії. Аналогічно ставимо точки з такими координатами: (8;88), (55;55), (110;44). З’єднуємо точки і вирізаємо лопать. Для поліпшення аеродинамічних властивостей, краю тієї сторони, яка обертається вперед, потрібно загострити, протилежної — закруглити.
На один вітрогенератор досить виготовити 4 таких лопаті.

Електронний контролер зарядки і інвертор краще придбати в спеціальному магазині.