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.

Нами была разработана конструкция ветрогенератора с вертикальной осью вращения. Ниже, представлено подробное руководство по его изготовлению, внимательно прочтя которое, вы сможете сделать вертикальный ветрогенератор сами.

Ветрогенератор получился вполне надежный, с низкой стоимостью обслуживания, недорогой и простой в изготовлении. Представленный ниже список деталей соблюдать не обязательно, вы можете внести какие-то свои коррективы, что-то улучшить, что-то использовать свое, т.к. не везде можно найти именно то, что в списке. Мы постарались использовать недорогие и качественные детали.

Используемые материалы и оборудование:

Наименование	Кол-во	Примечание
Список используемых деталей и материалов для ротора:
Предварительно вырезанный лист металла	1	Вырезан из стали толщиной 1/4" при помощи гидроабразивной, лазерной и др. резке
Ступица от авто (Хаб)	1	Должна содержать 4 отверстия, диаметр около 4 дюймов
2" x 1" x 1/2" неодимовый магнит	26	Очень хрупкие, лучше заказать дополнительно
1/2"-13tpi x 3" шпилька	1	TPI - кол-во витков резьбы на дюйм
1/2" гайка	16
1/2" шайба	16
1/2" гровер	16
1/2".-13tpi колпачковая гайка	16
1" шайба	4	Для того, чтобы выдержать зазор между роторами
Список используемых деталей и материалов для турбины:
3" x 60" Оцинкованная труба	6
ABS пластик 3/8" (1.2x1.2м)	1
Магниты для балансировки	Если нужны	Если лопасти не сбалансированы, то магниты прикрепляются для балансировки
1/4" винт	48
1/4" шайба	48
1/4" гровер	48
1/4" гайка	48
2" x 5/8" уголки	24
1" уголки	12 (опционально)	В случае, если лопасти не держат форму, то можно добавить доп. уголки
винты, гайки, шайбы и гроверы для 1" уголка	12 (опционально)
Список используемых деталей и материалов для статора:
Эпоксидка с затвердителем	2 л
1/4" винт нерж.	3
1/4" шайба нерж.	3
1/4" гайка нерж.	3
1/4" кольцевой наконечник	3	Для эл. соединения
1/2"-13tpi x 3" шпилька нерж.	1	Нерж. сталь не является ферромагнетиком, поэтому не будет "тормозить" ротор
1/2" гайка	6
Стеклоткань	Если нужна
0.51мм эмал. провод		24AWG
Список используемых деталей и материалов для монтажа:
1/4" x 3/4" болт	6
1-1/4" фланец трубы	1
1-1/4" оцинк. труба L-18"	1
Инструменты и оборудование:
1/2"-13tpi x 36" шпилька	2	Используется для поддомкрачивания
1/2" болт	8
Анемометр	Если нужен
1" лист алюминия	1	Для изготовления проставок, если понадобятся
Зеленая краска	1	Для покраски держателей пластика. Цвет не принципиален
Голубая краска бал.	1	Для покраски ротора и др. частей. Цвет не принципиален
Мультиметр	1
Паяльник и припой	1
Дрель	1
Ножовка	1
Керн	1
Маска	1
Защитные очки	1
Перчатки	1

Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения не настолько эффективны, как их горизонтальные собратья, однако вертикальные ветрогенераторы менее требовательны к месту их установки.

Изготовление турбины

1. Соединяющий элемент - предназначен для соединения ротора к лопастям ветрогенератора.
2. Схема расположения лопастей - два встречных равносторонних треугольника. По данному чертежу потом легче будет расположить уголки крепления лопастей.

Если не уверены в чем то, шаблоны из картона помогут избежать ошибок и дальнейших переделываний.

Последовательность действий изготовления турбины:

1. Изготовление нижней и верхней опор (оснований) лопастей. Разметьте и при помощи лобзика вырежьте из ABS пластика окружность. Затем обведите ее и вырежьте вторую опору. Должны получиться две абсолютно одинаковые окружности.
2. В центре одной опоры вырежьте отверстие диаметром 30 см. Это будет верхняя опора лопастей.
3. Возьмите хаб (ступица от авто) и разметьте и просверлите четыре отверстия на нижней опоре для крепления хаба.
4. Сделайте шаблон расположения лопастей (рис. выше) и разметьте на нижней опоре места крепления уголков, которые будут соединять опору и лопасти.
5. Сложите лопасти в стопку, прочно свяжите их и обрежьте до требуемой длины. В данной конструкции лопасти длиной 116 см. Чем длинее лопасти, тем больше энергии ветра они получают, но обратной стороной является нестабильность в сильный ветер.
6. Разметьте лопасти для крепления уголков. Накерните, а затем просверлите отверстия в них.
7. Используя шаблон расположения лопастей, который представлен на рисунке выше, прикрепите лопасти к опоре при помощи уголков.

Изготовление ротора

Последовательность действий по изготовлению ротора:

1. Положите два основания ротора друг на друга, совместите отверстия и напильником или маркером сделайте небольшую метку по бокам. В дальнейшем, это поможет правильно сориентировать их относительно друг-друга.
2. Сделайте два бумажных шаблона расположения магнитов и приклейте их на основания.
3. Промаркируйте полярность всех магнитов при помощи маркера. В качестве "тестера полярности" можно использовать небольшой магнит, обмотанный тряпкой или изолентой. Проводя его над большим магнитом, будет хорошо видно, отталкивается он или притягивается.
4. Приготовьте эпоксидную смолу (добавив в нее отвердитель). И равномерно нанесите ее снизу магнита.
5. Очень аккуратно поднесите магнит к краю основания ротора и переместите его к своей позиции. Если магнит устанавливать сверху ротора, то большая мощность магнита может его резко примагнитить и он может поломаться. И никогда не суйте свои пальцы и другие части тела между двумя магнитами или магнитом и железом. Неодимовые магниты очень мощные!
6. Продолжайте приклеивать магниты к ротору (не забудьте смазывать эпоксидкой), чередую их полюса. Если магниты сьезжают под действием магнитной силы, то воспользуйтесь куском дерева, располагая его между ними для страховки.
7. После того, как один ротор закончили, переходите к второму. Используя ранее поставленную метку, расположите магниты точно напротив первого ротора, но в другой полярности.
8. Положите роторы подальше друг от друга (чтобы они не примагнитились, иначе потом не отдерете).

Изготовление статора очень трудоемкий процесс. Можно конечно купить готовый статор (попробуй еще найти их у нас) или генератор, но не факт, что они подойдут для конкретного ветряка со своими индивидуальными характеристиками

Статор ветрогенератора - электрический компонент, состоящий из 9-ти катушек. Катушка статора изображена на фото выше. Катушки разделены на 3 группы, по 3 катушки в каждой группе. Каждая катушка намотана проводом 24AWG (0.51мм) и содержит в себе 320 витков. Большее количество витков, но более тонким проводом даст более высокое напряжение, но меньший ток. Поэтому, параметры катушек могут быть изменены, в зависимости от того, какое напряжение вам требуется на выходе ветрогенератора. Нижеследующая таблица поможет вам определиться:
320 витков, 0.51 мм (24AWG) = 100В @ 120 об/мин.
160 витков, 0.0508 мм (16AWG) = 48В @ 140 об/мин.
60 витков, 0.0571 мм (15AWG) = 24В @ 120 об/мин.

Вручную наматывать катушки - это скучное и трудное занятие. Поэтому, чтобы облегчить процесс намотки я бы вам посоветовал сделать простое приспособление - намоточный станок. Тем более, что конструкция его достаточно проста и сделать его можно из подручных материалов.

Витки всех катушек должны быть намотаны одинаково, в одном и том же направлении и обращайте внимание или отмечайте, где начало, а где конец катушки. Для предотвращения разматывания катушек, они обмотаны изолентой и промазаны эпоксидкой.

Приспособа сделана из двух кусков фанеры, изогнутой шпильки, куска ПВХ-трубы и гвоздей. Перед тем, как изогнуть шпильку, нагрейте ее горелкой.

Небольшой кусок трубы между дощечками обеспечивает заданную толщину, а четыря гвоздя обеспечивают необходимые размеры катушек.

Вы можете придумать свою конструкцию намоточного станка, а может у вас уже имеется готовый.
После того, как все катушки намотаны их необходимо проверить на идентичность друг к другу. Это можно сделать при помощи весов, а также нужно померить сопротивления катушек мультиметром.

Не подключайте домашних потребителей напрямую от ветрогенератора! Также соблюдайте меры безопасности при обращении с электричеством!

Процесс соединения катушек:

1. Зачистите шкуркой концы выводов каждой катушки.
2. Соедините катушки, как показано на рисунке выше. Должно получиться 3 группы, по 3 катушки в каждой группе. При такой схеме соединений получится трехфазный переменный ток. Концы катушек припаяйте, либо воспользуйтесь зажимами.
3. Выберите одну из следующих конфигураций:
   А. Конфигурация "звезда ". Для того, чтобы получить большое напряжение на выходе, соедините выводы X,Y и Z между собой.
   B. Конфигурация "треугольник". Для того, чтобы получить большой ток, соедините X с B, Y с C, Z с A.
   C. Для того, чтобы в будущем сделать возможность изменять конфигурацию, нарастите все шесть проводников и выведите их наружу.
4. На большом листе бумаге нарисуйте схему расположения и подключения катушек. Все катушки должны быть равномерно распределены и соответствовать расположению магнитов ротора.
5. Прикрепите катушки при помощи скотча к бумаге. Приготовьте эпоксидную смолу с отвердителем для заливки статора.
6. Для нанесения эпоксидки на стеклоткань используйте малярную кисть. Если необходимо, то добавьте небольшие кусочки стеклоткани. Центр катушек не заполняйте, чтобы обеспечить их достаточное охлаждение при работе. Постарайтесь избегать образования пузырьков. Целью данной операции является закрепление катушек на своих местах и придание плоской формы статору, который будет располагаться между двумя роторами. Статор не будет нагруженным узлом и не будет вращаться.

Для того, чтобы стало более понятно, рассмотрим весь процесс в картинках:

Готовые катушки помещаются на вощеную бумагу с начерченной схемой расположения. Три небольших круга по углам на фото выше - места отверстий для крепления кронштейна статора. Кольцо в центре предотвращает попадание эпоксидки в центральную окружность.

Катушки закреплены на своих местах. Стеклоткань, небольшими кусочками помещается вокруг катушек. Выводы катушек можно вывести внутрь или наружу статора. Не забудьте оставить достаточный запас длины выводов. Обязательно еще раз проверьте все соединения и прозвоните мультиметром.

Статор практически готов. Отверстия для крепления кронштейна, сверлятся в статоре. При сверлении отверстий смотрите не попадите в выводы катушек. После завершения операции, обрежьте лишнюю стеклоткань и если необходимо, шкуркой зачистите поверхность статора.

Кронштейн статора

Труба для крепления оси хаба была обрезана под нужный размер. В ней были просверлены отверстия и нарезана резьба. В дальнейшем в них будут вкручены болты, которые будут удерживать ось.

На рисунке выше показан кронштейн, к которому будет крепиться статор, находящийся между двумя роторами.

На фото выше показана шпилька с гайками и втулкой. Четыре таких шпильки обеспечивают необходимый зазор между роторами. Вместо втулки можно использовать гайки большего размера, либо самому вырезать шайбы из алюминия.

Генератор. Окончательная сборка

Небольшое уточнение: малый воздушный зазор между связкой ротор-статор-ротор (который задается шпилькой с втулкой), обеспечивает более высокую отдаваемую мощность, но возрастает риск повреждения статора или ротора при перекосе оси, который может возникнуть при сильном ветре.

На левом рисунке ниже, показан ротор с 4-мя шпильками для обеспечения зазора и двумя алюминиевыми пластинами (которые в дальнейшем будут убраны).
На правом рисунке показан собранный и покрашенный в зеленый цвет статор, установленный на место.

Процесс сборки:
1. В плите верхнего ротора просверлите 4 отверстия и нарежьте в них резьбу для шпильки. Это необходимо для плавного опускания ротора на свое место. Уприте 4 шпильки в алюминиевые пластины приклеенные ранее и установите на шпильки верхний ротор.
Роторы будут притягиваться друг к другу с очень большой силой, поэтому и нужно такое приспособление. Сразу выровняйте роторы относительно друг-друга по поставленным ранее метках на торцах.
2-4. Поочередно вращая ключом шпильки, равномерно опускайте ротор.
5. После того, как ротор уперся в втулку (обеспечивающая зазор), выкрутите шпильки и уберите алюминиевые пластины.
6. Установите хаб (ступицу) и прикрутите его.

Генератор готов!

После установки шпилек (1) и фланца (2) ваш генератор должен выглядеть приблизительно так (см. рис. выше)

Болты из нержавейки служат для обеспечения электрического контакта. На провода удобно использовать кольцевые наконечники.

Колпачковые гайки и шайбы служат для крепления соедин. платы и опоры лопастей к генератору. Итак, ветрогенератор полностью собран и готов к тестам.

Для начала, лучше всего рукой раскручивать ветряк и измерять параметры. Если все три выходные клеммы закоротить между собой, то ветряк должен вращаться очень туго. Это может быть использовано для остановки ветрогенератора для сервисного обслуживания или в целях безопасности.

Ветрогенератор можно использовать не только для обеспечения дома электричеством. К примеру данный экземпляр, сделан так, чтобы статор вырабатывал большое напряжение, которое затем используется для нагрева.
Рассматриваемый выше генератор выдает 3-х фазное напряжение с различной частотой (зависит от силы ветра), а к примеру в России используется однофазная сеть 220-230В, с фиксированной частотой сети 50 Гц. Это отнюдь не означает, что данный генератор не подойдет для питания бытовых приборов. Переменный ток с данного генератора может быть преобразован в постоянный ток, с фиксированным напряжением. А постоянный ток уже может использоваться для питания светильников, нагрева воды, заряда аккумуляторов, а может быть поставлен преобразователь для преобразования постоянного тока в переменный. Но это уже выходит за рамки данной статьи.

На рисунке выше простая схема мостового выпрямителя, состоящего из 6-ти диодов. Он преобразовывает переменный ток в постоянный.

Место установки ветрогенератора

Ветрогенератор, описываемый здесь, установлен на 4-х метровой опоре на краю горы. Трубный фланец, который установлен снизу генератора обеспечивает легкую и быструю установку ветрогенератора - достаточно прикрутить 4 болта. Хотя для надежности, лучше приварить.

Обычно, горизонтальные ветрогенераторы "любят" когда ветер дует с одного направления, в отличии от вертикальных ветряков, где за счет флюгера, они могут поворачиваться и им не важно направление ветра. Т.к. данный ветряк установлен на берегу скалы, то ветер там создает турбулентные потоки с разных направлений, что не очень эффективно для данной конструкции.

Другим фактором, который необходимо учитывать при подборе места размещения, является сила ветра. Архив данных по силе ветра для вашей местности можно найти в интернете, правда это будет очень приблизительно, т.к. все зависит от конкретного места.
Также, в выборе месторасположения установки ветрогенератора поможет анемометр (прибор для измерения силы ветра).

Немного о механике ветрогенератора

Как известно, ветер возникает из-за разности температур поверхности земли. Когда ветер вращает турбины ветрогенератора, он создает три силы: подьемную, торможения и импульсную. Подьемная сила обычно возникает над выпуклой поверхностью и является следствием разности давлений. Сила торможения ветра возникает за лопастями ветрогенератора, она является нежелательной и тормозит ветряк. Импульсная сила возникает из-за изогнутой формы лопастей. Когда молекулы воздуха толкают лопасти сзади, то им некуда потом деваться и они собираются позади них. В результате, они толкают лопасти в направлении ветра. Чем больше подьемная и импульсная силы и меньше сила торможения, тем быстрее лопасти будет вращаться. Соответственно вращается ротор, который создает магнитное поле на статоре. В результате чего вырабатывается электрическая энергия.

Скачать схему расположения магнитов.

Дефлекторы крепят на выходы труб естественной вентиляции над крышами небольших предприятий, общественных зданий, жилых домов. Используя напор ветра, дефлекторы побуждают тягу в вертикальных вентканалах. Вторая важная функция дефлекторов это защита от попадания в вентиляционные шахты дождя и снега. Разработаны десятки моделей вентиляционных дефлекторов, устройство некоторых описывается ниже. Простейшие варианты дефлекторов можно сделать своими руками.

Устройство вентиляционного дефлектора

Любой вид дефлекторов вентиляции содержит стандартные элементы: 2-х стаканы, кронштейны для крышки и патрубок. Наружный стакан расширяется книзу, а нижний ровный. Цилиндры надеты друг на друга, над верхним прикреплена крышка. Вверху каждого цилиндра расположены отбои в виде колец, которые изменяют направление воздуха в вентиляционном дефлекторе любого размера.

Отбои устанавливаются таким образом, чтобы ветер на улице создавал подсос через пространства между кольцами и ускорял вывод газов из вентиляции.

Устройство дефлектора вентиляции таково, что при направлении ветра снизу, механизм срабатывает хуже: отражаясь от крышки, он направляется навстречу газам, которые выходят в верхнее отверстие. Этот недостаток в большей или меньшей степени есть у любого вида вентиляционных дефлекторов. Чтобы его устранить, крышку делают в форме 2-х конусов, скрепленных основаниями.

Когда ветер сбоку, отработанный воздух отводится одновременно и сверху, и снизу. Когда ветер направлен сверху, отток происходит снизу.

Другое устройство дефлектора вентиляции – те же стаканы, но крыша в форме зонтика. Именно крыша играет здесь важную роль в перенаправлении ветрового потока.

Принцип действия дефлектора вентиляции

Принцип действия дефлектора вытяжной вентиляции очень прост: ветер ударяется в его корпус, рассекается диффузором, в цилиндре понижается давление, а значит, усиливается тяга в вытяжной трубе. Чем большее сопротивление воздуху создает корпус дефлектора, тем лучше в вентканалах тяга. Считается, что более качественно работают дефлекторы на трубах вентиляции, установленных слегка под наклоном. Эффективность работы дефлектора зависит от высоты над уровнем крыши, размера, формы корпуса.

Дефлектор вентиляционный в зимний период на трубах обмерзают. У некоторых моделей с закрытым корпусом снаружи наледь не видна. А вот при открытой зоне протока наледь появляется с наружной части нижнего стакана и заметна сразу.

Правильно подобранный дефлектор может повысить коэффициент полезного действия вентиляции до 20%.

Чаще всего дефлекторы используются в вытяжной вентиляции естественной тяги, но иногда усиливают принудительную. Если здание располагается в районах с редкими и слабыми ветрами, главная задача устройства предотвратить снижение или «опрокидывание» тяги.

Виды дефлекторов

Подбирая вентиляционный дефлектор, можно растеряться от разнообразия.

Наиболее распространенные сегодня виды дефлекторов вентиляции:

• ЦАГИ;
• Григоровича;
• в форме звезды «Шенард»;
• ASTATO открытый;
• шарообразный «Волпер»;
• Н-образный.

Пластиковые вентиляционные дефлекторы используются редко, так как они недолговечны и хрупки. Разрешается установка пластиковых дефлекторов на вентиляцию подвалов, цокольных этажей. Широко используются пластиковые дефлекторы только как автомобильные аксессуары.

Некоторые потребители ошибочно называют распределяющие устройства для вентиляции натяжных потолков дефлекторами. Вентиляционные дефлекторы устанавливаются только на концы вытяжных каналов. Вентиляция вытяжных потолков обеспечивается диффузорами и анемостатами, через которые воздух равномерно и в нужных количествах проникает в помещение.

Дефлектор ASTATO

Модель вращающегося вентиляционного дефлектора, которая использует и механическую, и ветровую тягу. При достаточной силе ветра двигатель выключается и ASTATO работает по принципу дефлектора вытяжной вентиляции. В штиль запускается электродвигатель, никак не влияющий на аэродинамику в системе вентиляции, но обеспечивающий достаточное разрежение (не более 35 Па).

Электродвигатель очень экономичен, включается он по сигналу датчика, измеряющего давление на выходе вентканала. В принципе большую часть года дефлектор вентиляции работает на ветровой тяге. В устройство дефлектора вентиляции ASTATO входят датчик давления и реле времени, которые автоматически запускают и выключают двигатель. При желании это можно делать вручную.

Статический дефлектор с эжектирующим вентилятором

Частично вращающийся дефлектор вентиляции – это новинка, которая очень успешно работает уже несколько лет. На выходы вентканалов устанавливаются дефлекторы ДС, чуть ниже располагаются низконапорные вентиляторы с пониженной шумоотдачей. Вентиляторы запускаются датчиком давления. Стакан выполнен из оцинкованной стали с термоизоляцией. К нему подведены воздуховоды с шумоизоляцией, дренаж. Вся конструкция прикрывается снизу навесным потолком.

Дефлектор-флюгер

Устройство относится к категории активных вентиляционных дефлекторов. Его вращает сила движущихся потоков воздуха. Вращаются корпус с крышками за счет подшипникового модуля. Во время движения между козырьками, ветер формирует зону пониженного давления. Преимущество этого вида вентиляционного дефлектора в возможности «подстроиться» под любое направление ветра и хорошей защите дымохода от ветра. Недостаток вращающегося дефлектора вентиляции в необходимости смазывать подшипники и следить за их состоянием. В сильные морозы флюгер обмерзает и плохо выполняет свою функцию.

Ротационная турбина

В тихую погоду турбодефлектор для вентиляции в виде турбины совершенно бесполезен. Потому ротационные турбины не так широко распространены, несмотря на привлекательный вид. Устанавливают их лишь в местностях со стабильным ветром. Еще одно ограничение – такой турбодефлектор нельзя использовать для дымоходов печей на твердом горючем, так как он может деформироваться.

Вентиляционный дефлектор своими руками

Чаще всего своими руками для вентиляции изготавливают дефлектор Григоровича. Устройство достаточно просто, а работа этого вида дефлектора вентиляции бесперебойна.

Чтобы изготовить своими руками дефлектора вентиляции Григоровича понадобятся:

• оцинкованная или листовая нержавейка;
• заклепки, гайки, болты, хомут;
• электродрель;
• ножницы по металлу;
• чертилка;
• линейка;
• карандаш;
• циркуль;
• несколько листов картона;
• ножницы по бумаге.

Шаг 1. Расчет параметров дефлектора

На этом этапе нужно вычислить размеры вентиляционного дефлектора и начертить схему. Все первичные расчеты основываются на диаметре вентиляционного канала.

Н=1,7 х D ,

где Н – высота дефлектора, D – диаметр дымохода.

Z=1,8 x D ,

где Z – ширина колпака,

d=1,3 x D ,

d – ширина диффузора.

На картоне создаем схему элементов дефлектора вентиляции, своими руками и вырезаем.

Если у вас нет опыта изготовления дефлекторов, рекомендуем потренироваться на картонном макете.

Шаг 2. Изготовление дефлектора

Обводим чертилкой на листе металла лекала и с помощью ножниц получаем части будущего устройства. Детали соединяем между собой маленькими болтами, заклепками или сваркой. Для установки колпака вырезаем кронштейны в форме изогнутых полос. Закрепляем их снаружи диффузора, обратный конус крепим на зонт. Все комплектующие готовы, теперь прямо на дымоходе собирается весь диффузор.

Шаг 3. Монтаж дефлектора

На трубу дымохода устанавливаем нижний стакан и крепим болтами. Поверх надеваем диффузор (верхний стакан), зажимаем хомутом, прилаживаем к кронштейнам колпак. Заканчивается работа по созданию дефлектора вентиляции своими руками установкой обратного конуса, который поможет устройству функционировать даже при нежелательном направлении ветра.

Выбор дефлектора вентиляции

Любой хозяин хочет подобрать для вентиляции дефлектор как можно более эффективный.

Лучшими моделями дефлекторов вытяжной вентиляции считаются:

• тарельчатый ЦАГИ;
• модель ДС;
• ASTATO.

Работа дефлектора при расчетах определяется двумя параметрами:

• коэффициент разряжения;
• коэффициент местных потерь.

Коэффициенты зависят только от модели, а не от размеров вентиляционного дефлектора.

Например, для ДС коэффициент местных потерь составляет 1,4.

• Вертикально осевая турбина - это пустая трата времени, а на ветру все крутится, только крутится и вырабатывать энергию - две разные вещи, на данном видеоролике турбина крутилась без нагрузки, а снагрузкой это будет печальное зрелище:)
• Печальное зрелище-это знающие всё обо всём и безапелляционные в суждении люди.Вы сами-то вживую вертикалку и пропеллер пытались сравнивать?
• Дело не столь в том какую конструкцию турбины каждый выберет для себя сам, а в том, как сделать хороший и мощный генератор к любой из турбин - залог успеха.
• разновидностей турбин и генераторов очень большое множество, но каждая из разновидностей имеет свои недостатки, начиная от вращающихся деталей до затрат на ремонт и обслуживание, так, как "вечных" двигателей 1_го рода - не существует. Генераторы 2_го пода на данный момент изобретены, но не выпускаются промышленностью, так, как их так же обслуживают люди, хотя это так же просто, как и изготовление обычного устройства. Совершенно согласен, что ветрогенератор без нагрузки - это не под нагрузкой. Ролик не смотрел, потому, как по заставке видно, что в данной конструкции масса недостатков. При такой конструкции - устройство завалит на пол за счет парусности, полости установлены без знаний данного вопроса.http://abrakadabra.xp3.biz/?p=1
• Устройство не завалит, гироскопический момент не даст. К этому крылу можно цеплять движок с флопика. Достоинство одно. более сглаженные по отношению к Савониусу крутильные колебания. Но меньше КИЭВ. С уважением 0013
• Вертикалки реально работают, сам по дискавери видел, за счёт конструкции и простоты съёма энергии, независимо от направления ветра, хорошо ведут себя в городе, показаны были крыши уставленные ими... То что я наблюдал, кстати жаль что не записал программу, выглядело примерно так: Берётся плоскость, сгибается буквой S, где центр буквы - вертикальная ось, потом, удерживая нижнюю букву, поворачиваем верхнюю на 180гр(???), в общем типа штопора что-то, нелинейность полная, а за счёт этого входит в зацеп с ветром в любом положении. Прошу прощения за ненаучное описание, просто конструкцию в теме пробовал, из кпд загребающей лопасти нужно вычесть противодействие противостоящей, а вот если её как-то бы складывать, при движении против ветра, может что-то бы и получилось.
• Крутятся и реально работают - это разные понятия.
• Да не против, что работает. Теперь давайте подумаем, высокая мачта, сила ветра допустим на парус, где находится сила тяжести. Теперь вспоминаем карусель. Если проще, крутим болт рукой или берем вороток в метр на карусели. все остальное то же. Хотя большое множество других конструкций, расширение в трубе, труба меньшего сечения, в трубе куча вентиляторов на 1 валу, а дальше все то же.
• Имеются ввиду именно городские условия, где нет чётко выраженной направленности, да и мало кто согласится когда над головой вращается монстр, от которого в любой момент может отвалиться кусок, плюс шум который издают концы лопастей круглосуточно, да и под флюгер место зарезервировать, получается что без вертикалки в городе никак... А для описанного мной варианта возможны разные виды компоновки..
• В городе да, еще надо подумать о конкуренции за место с солнечными батареями, крыш на всех не хватит. Прогалы между домами очень перспективны в этом плане, да и нехватка электроэнергии если будем "модернизироваться" будет, линии увеличивать по моще не будут, хорошо если на подстанциях чет поменяют. Так что тихоходные вертикалки, а конкретно Савониус винтом, вне конкуренции. как то так 0013
• Согласен с Вами. Поэтому честно говоря, я не сторонник ветряков, меня интересуют более устойчивые конструкции. Что касается Вашего ветряка - обычная идея, но центр тяжести сильно высоко с учетом силы ветра. Что касается малых конструкций в объеме. Идем в частный сектор, кое где видим самолетик на крышах домов, хвост ловит направление ветра и пропеллер, который можно заменить на турбину, при чем через пару сантиметров на валу ставим дополнительные лопасти для увеличения мощности генератора, и так четные и нечетные лопасти с проворотом на угол перемещения потока воздуха, как в многоступенчатом насосе воды. Практически на практике получаем эвольвенту.
• При таком увеличении количества лопастей мощность упадет. Вообще то она зависит от площади ометаемой поверхности
• Если большим раструбом загнать поток в трубу, нормально получится, тоже вариант, плюс Заслонками можно скорректировать немного направление и силу потока, но опять же, кто круглосуточно захочет жить в аэропорту? Нужно чтото тихоходное, даже в ущерб производительности...
• Замысловатое утверждение:D! Если бы "нормально" учили в школе, Вы бы увидели как Вас обворовывают, думаю такого утверждения не было бы. Когда эта сумма составляет 2-3% от зар. платы - это сносно, но не когда более 50%, хотя по факту да же в СССР процент не был ниже 50%, а сегодня некоторые умники догоняют до 200% от 100% и более. Что бы понять написанное посмотрите ролик, можете почитать, если ссылка останется. С уважением. Владимир. http://abrakadabra.xp3.biz/?p=1
• Поток не в трубе, а свободный, поэтому раструбами никуда не загоняется. Неужели вы думаете, что идея концентратора никому до вас не приходила в голову?
• Почему не приходила. Если полистаете данный проект, найдете подобную домашнюю электростанцию, кажется выпускаемую производителями. Единственно, что так же не сам придумал, на других проектах есть идеи, как 1 и тот же поток воздуха используют для увеличения полезной работы. А начался разговор на мой взгляд с идеи вертикального устройства. Я ответил, почему лично мне данный вариант не нравится. При желании и это устройство будет работать. К примеру стиральная машина_автомат с горизонтальной загрузкой так же работает и не плохо, но я предпочитаю вертикальную загрузку по ряду причин.
• Проскакивало видео на ютубе,с гофрированным концентратором,врали,что эффективность втрое повышает,весной проверю.
• Это далеко не лучший вариант вертикального ротора. Я сейчас такой испытываю http://николамастер.рф/wind/%D0%B2%D0%B5%D1%82%D1%80%D1%8F%D0%BA3.jpg http://николамастер.рф/wind/gener2.jpg Довольно тяговит.

Эту подробно описанную конструкцию роторного ветрогенератора типа Савониус я обнаружил на этом замечательном сайте вот здесь http://mirodolie.ru/node/2372 После прочтения материала решил написать о этой конструкции и о том как все делалось.

С чего все начиналось

Идея построить ветрогенератор зародилась еще в далеком 2005-м году, когда был получен участок в родовом поместье Миродолье. Там не-было электричества и каждый решал эту проблему по своему, в основном за счет солнечных панелей и бензогенераторов. Как только был построен домик, то первым делом надо было подумать о освещении, и была приобретена солнечная панель 120 ватт. Летом она хорошо работала, но зимой её эффективность сильно упала и в пасмурные дни она давала ток всего 0,3-0,5А/ч, это никак ни устраивало, так-как даже на свет еле хватало, а еще надо было питать ноутбук и другую мелкую электронику.

Поэтому было решено построить ветрогенератор чтобы использовать еще и энергию ветра. Сначала было желание построить парусный ветрогенератор. Такой тип ветрогенераторов очень понравился, и после некоторого времени проведенного в интернете в голове и на компьютере накопилось много материалов по этим ветрогенераторам.Но строить парусный ветрогенератор довольно затратное дело, так-как такие ветрогенераторы маленькие не строят и диаметр винта для ветрогенератора такого типа должен быть как минимум метров пять.

Большой ветрогенератор не было возможности потянуть, но все-таки очень хотелось попробовать сделать ветрогенератор, хотя бы небольшой мощности, для зарядки аккумулятора. Горизонтальный пропеллерный ветрогенератор сразу отпал так-как они шумные, есть сложности с изготовлением токосьемных колец и защитой ветрогенератора от сильного ветра, а так-же трудно изготовить правильные лопасти.

Хотелось чего-то простого и тихоходного, посмотрев некоторые видеоролики в интернете очень понравились вертикальные ветрогенераторы типа Савониус. По сути это аналоги разрезанной бочки, половинки которой раздвинуты в противоположные стороны. В поисках информации нашел более продвинутый вид этих ветрогенераторов - ротор Угринского. Обычные Савониусы имеют очень маленький КИЭВ (коэффициент использования энергии ветра), он обычно всего 10-20%, а ротор Угринского имеет более высокий КИЭВ за счет использования отражённой от лопастей энергии ветра.

Ниже наглядные картинки для понимания принципа роботы данного ротора

Схема разметки координат лопастей

>

КИЭВ ротора Угринского заявлен аш до 46% , а значит он не уступает горизонтальным ветрогенераторам. Ну а практика покажет что и как.

Изготовление лопастей.

Прежде чем приниматься за изготовление ротора, сначала были изготовлены модельки из пивных банок двух роторов. Одна моделька классического Савониуса, а Вторая Угринского. На модельках было заметно что ротор Угринского работает заметно на более высоких оборотах в сравнении с Савониусом, и было принято решение в пользу Угринского. Решено было сделать двойной ротор, один над вторым с разворотом под 90 градусов чтобы добиться более ровного крутящего момента и лучшего старта.

Материалы для ротора выбраны самые простые и дешовые. Лопасти сделаны из алюминиевого листа толщиной 0,5мм. Из фанеры толщиной 10мм вырезаны три круга. Круги были расчерчены по рисунку выше и были сделаны бороздки глубиной 3 мм для вставки лопастей. Крепление лопастей сделано на маленьких уголочках и стянуто на болтики. Дополнительно для прочности всей сборки фанерные диски стянуты шпильками по краям и в центре, получилось очень жёстко и прочно.

>

>

Размер получившегося ротора 75*160см, на материалы ротора потрачено примерно 3600 рублей.

Изготовление генератора.

Перед тем как делать генератор было много поисков готового генератора, но их в продаже почти нет, а то что можно заказать через интернет стоило приличных денег. У вертикальных ветрогенераторов небольшие обороты и в среднем для этой конструкции около 150-200 об/м. А для таких оборотов трудно найти что-то готовое и не требующее мультипликатора.

В поисках информации на форумах оказалось многие люди делают генераторы сами и в этом нет ничего сложного. Решение было принято в пользу самодельного генератора на постоянных магнитах. За основу была взята классическая конструкция аксиального генератора на постоянных магнитах, сделанная на автомобильной ступице.

Первым делом были заказаны неодимовые магниты шайбы для этого генератора в количестве 32 шт размером 10*30мм. Пока шли магниты изготавливались другие детали генератора. Вычислив все размеры статора под ротор, который собран из двух тормозных дисков от автомобиля ВАЗ на ступице заднего колеса, были намотаны катушки.

Для намотки катушек сделан простенький ручной станочек. Количество катушек 12 по три на фазу, так-как генератор трехфазный. На дисках ротора будет по 16 магнитов, это соотношение 4/3 вместо 2/3, так генератор получится тихоходнее и мощнее.

Для намотки катушек сделан простой станочек.

>

На бумаге размечены места расположения катушек статора.

>

Для заливки статора смолой изготовлена форма из фанеры. Перед заливкой все катушки были спаяны в звезду, а провода выведены наружу по прорезанным канальцам.

>

Катушки статора перед заливкой.

>

Свеже залитый статор, перед заливкой на дно был постелен кружок из стеклосетки, и после укладки катушек и заливкой эпоксидной смолой поверх них был уложен второй кружок, это для дополнительной прочности. В смолу добавлен тальк для крепкости, от этого она белая.

>

Так-же смолой залиты и магниты на дисках.

>

А вот уже собранный генератор, основа тоже из фанеры.

>

После изготовления генератор сразу был покручен руками на предмет вольт-амперной характеристики. К нему был подключен мотоциклетный аккумулятор 12 вольт. К генератору была приделана ручка и смотря на секундную стрелку и вращая генератор были получены некоторые данные. На аккумулятор при 120 об/м получилось 15 вольт 3,5А, быстрее раскрутить рукой не позволяет сильное сопротивление генератора. Максимум в холостую на 240 об/м 43 вольта.

Электроника

>

Для генератора был собран диодный мост, который был упакован в корпус, а на корпусе были смонтированы два прибора это вольтметр и амперметр. Так-же знакомый электронщик спаял простенький контроллер для него. Принцип контроллера прост, при полном заряде аккумуляторов контроллер подключает дополнительную нагрузку, которая съедает все излишки энергии чтобы аккумуляторы не перезарядились.

Первый контроллер спаянный знакомым не совсем устраивал, по этому был спаян более надежный программный контроллер.

Установка ветрогенератора.

Для ветрогенератора был сделан мощный каркас из деревянных брусков 10*5 см. Для надежности опорные бруски были вкопаны в землю на 50 см, а так-же вся конструкция была дополнительно усилена растяжками, которые привязывались к уголкам вбитым в землю. Такая конструкция очень практична и быстро устанавливается, а так-же в изготовлении проще чем сварная. Поэтому было принято решение строить из дерева, а металл дорого и сварку некуда включать пока.

>

Вот уже готовый ветрогенератор.На этом фото привод генератора прямой, но в последствии был сделан мультипликатор для поднятия оборотов генератора.

>

>

Привод генератора ременной, передаточное соотношение можно менять заменой шкивов.

>

>

>

В последствии генератор был соединен с ротором через мультипликатор. В общем итоге ветрогенератор выдает 50 ватт на ветру 7-8 м/с, зарядка начинается на ветру 5 м/с, хотя начинает вращаться на ветре 2-3 м/с, но обороты слишком маленькие для зарядки аккумулятора.

В будущем планируется поднять ветрогенератор по выше и переработать некоторые узлы установки, а тск-же возможно изготовление нового более большого ротора.