Как сделать простой ветрогенератор для дачи или дома своими руками

Многие хотят иметь автономное электроснабжение например дачи или дома, но сталкиваются с массой проблем при осуществлении задумки. Первое это с чего начать и что выбрать в качестве автономного источника электроснабжения. Многие говорят, — поставь бензогенератор и забудь про всякие там ветряки и солнечные панели.

Да бензогенератор просто, завел и он работает, но выгодно ли это, во первых бензин и масла, а во вторых техобслуживание, ведь если бензогенератором пользуются раз в неделю и пару часов, то его надолго хватит, а если электричество нужно каждый день, то бензогенератор может и года не протянуть (средний моторесурс мини бензогенераторов 300-500часов).

Экономить моторесурс можно тем, что заряжать бензогенератором аккумулятор, и пользоваться энергией накопленной в аккумуляторе, но это выгодно если электричества надо совсем немного, да и то по мере разрядки аккумулятора, его надо постоянно заряжать, а правильная зарядка полностью севшего аккумулятора занимает около 10 часов. В общем для каждодневного использования бензогенераторы не подходят, так как расходы на топливо и постоянный шум от работающего агрегата делают его подходящим лишь для аварийного источника тока.

Солнечные панели в плане автономного электоснабжения более подходящий, но они очень специфичны и очень сильно зависят от солнца, если же летом солнца достаточно, то в межсезонье и зимой солнца почти нет, а эффективность солнечных панелей падает в 10-20 раз при отсутствии солнца. Так-же солнечные панели работают только в светлое время суток, что зимой при отсутствии солнца и короткого светового дня делает их бесполезными. Так-же стоимость батарей на сегодняшний день достаточно высока.

Что-же остаётся? —ветрогенератор, не заводской, так как они плохо работают в большинстве наших регионов, а именно самодельный аксиальный ветрогенератор на постоянных неодим магнитах. Да эффективность аксиальных генераторов немного ниже чем у заводских аналогов при скорости ветра 5-7м/в, но всегда-ли в наших регионах такой ветер, ведь обычно среднегодовая скорость ветра в большинстве регионов России около 4м/с. Бывают дни когда ветра почти нет 1-3м/с.

Да, при использовании больших ветряков обычно ставят большой блок буферных аккумуляторов, чтобы при отсутствии достаточного для зарядки ветра, использовать энергию накопленную в аккумуляторах. Но чем больше блок аккумуляторов, тем выше цена в итоге на всю установку.

Выход один, делать ветрогенератор под ветер 3м/с, чтобы он стабильно заряжал буферный аккумулятор при слабых ветрах. Для этих целей можно использовать и готовые генераторы, но они все работают на высоких оборотах, а при ветре 3м/с врятле можно получить хоть какие приемлемые обороты, при таком ветре в зависимости от конфигураций лопастей 40-90об/м. Можно поставить на другие генераторы и тем самым увеличить количество оборотов генератора по отношению к оборотам лопастей, но при этом теряется много энергии в механических частях мультипликатора.

Многие «Кулибины» сейчас делают полностью самодельные генераторы для ветряков на постоянных магнитах. Конструкция генератора на удивление очень проста и не требует для повторения специального оборудования, а достаточно того, что есть у каждого в гараже.

Плюсы таких генераторов по сравнению с заводскими в том, что они не имеют магнитных залипаний, так как статор бесжелезный, и представляет собой залитый эпоксидной или другими веществами диск с катушками индуктивности. А ротор состоит из двух металлических дисков с наклеенными магнитами. Диск с медными катушками неподвижен, а с обоих сторон диска вращаются диски с магнитами. Таким образом при наведении магнитного поля от магнитов на медные катушки, в них начинает течь ток. Ток возникает при смене электромагнитного поля с отрицательного в положительное и обратно. Импульс смены тока в катушке это и есть один герц. Ну чтож не будем вдаваться сильно в принципы работы, а рассмотрим готовые конструкции…

Самая распространённая и проверенная конструкция самодельного генератора

За основу генератора обычно берут ступицу от ваз 2108-09, и два тормозных диска от неё-же. Можно использовать и другие подходящие валы и ступици, или делать полностью самодельные. Проанализировав множеество общедоступной информации, я пришел к таким основным выводам. При построении таких генераторов для низких скоростей ветра количество катушек и магнитных пар должно быть как можно больше, конечно в разумных пределах.

Максимальное количество, которое легко в изготовлении, это 16 катушек и 16 пар магнитов. Мощность генератора зависит от размеров магнитов и катушек индуктивности на статоре. Более правильное соотношение веса медных катушек должно быть примерным весу магнитов, то есть если масса медных катушек 1 кг, то и масса магнита тоже должна быть около 1 кг.

Толщину статора -диска с медными катушками обычно делают такой-же как и толщина магнитов, то есть если магниты толщиной 1см, то и диск лучше делать не толще, можно тоньше, но при этом придётся делать более мелкие катушки, которые будут производить меньше энергии, несмотря на более сильное магнитное поле, а если делать диск толще то магниты будет слабо наводить магнитные поля на центр диска, и центральная часть катушек будет плохо работать.

В среднем при при 90 оборотов генератора состоящего из 16-ти полюсов, и общим весом катушек индуктивности и магнитов в 2кг, мощность получается порядка 40-50 ватт энергии, эта мощность будет при ветре 3м/с. При увеличении скорости ветра значительно вырастает и мощность генератора, и уже при ветре 10м/с такой генератор будет давать 350-400 ватт. Но всё зависит от конфигурации лопастей.

Так-же многие советуют делать соотношение катушек к магнитным полюсам 1,333, то есть например 9 катушек и 12 пар магнитов, 12 катушек и 16 пар магнитов, обоснная это уходом от залипания. Но какое здесь залипание ведь статор не железный и состоит из эпоксидки и медных катушек и большее количество полюсов по отношению к катушкам только ухудшид процессы смены импульсов магнитного поля в катушках, а следовательно и мощность генератора. Генератор не имеет залипаний так-как нет железа в статоре и стартует очень легко, а сопротивление появляется, когда к генератору подключатся нагругка в виде лампочки или аккумулятора для зарядки.

Да, генераторы с большим числом магнитных пар по соотношению к катушкам имеют меньшее сопротивление, так как магниты наводят на катушки смешаное магнитное поле и следовательно в итоге меньший ток, то есть люди думают что они делают залипание меньше, а на самом деле снижают применением большего количества магнитных пар мощность генератора. Лучшее соотношение 1:1, так как при этом проиходит одновременно смена магнитного поля во всех катушках при вращении. Чёткая и доновременная смена даёт более мощные импульсы, а следовательно и более высокий ток.Применяют большее количество полюсов для снижения залипания в железных статорах, но это тоже в итоге снижает мощность генератора.

Так-же обычно используют круглые магниты, но прямоугольные магниты работают лучше, так как магнитный контур расположен по длине магнита, а у круглых сосредоточен к середине.И для большей эффективности надо наматывать не круглые катушки, а формой напоминающей треугольник. Размеры магнитов в диаметре обычно равны внутреннему диаметру катушек индуктивности, это связано с тем что верхние и нижние части обмоток не участвуют в процессе генерации импульсов. Поэтому магниты обычно меньше диаметра катушек.

Пример такого ветрогенератора с применением неодимовых магнитов и статора залитого эпоксидной

На фото ветряк был протестирован с разными лопостями для определения большей эффективности при малом ветре и более стабильных оборотов. В обоих вариантах ветряк показал хорошие характеристики, но с тремя лопостями лучше на более сильном ветре.

В этом ветрогенераторе также бала использована задняя ступица от ВАЗ2108 и два тормозных диска от неё-же. На тормозные диски были наклеены с помощью супер клея 16 пар неодим магнитов размером 27 на 8, далее они были залиты до половины эпоксидной смолой с добавкой талька. Для намотки катушек индуктивности был собран примитивный станочек.

Двенадцать круглых катушек били намотаны эмальпроводом сечением 0,9мм. Количество витков так-же может быть разное, обычно рассчитывают при схеме соединения катышек в звезду около 60 витков, но некоторые наматывают и более. Показатели тока всё равно разнятся, поэтому точного количества витков нет, все думают как получится и сколько уместится. В основном лучше применять более толстый эмальпровод. Для например такого генератора в пределах 1 мм.