Как сделать контроллер для ветрогенератора своими руками: устройство, принцип работы, схема сборки

Надежный контроллер для ветрогенератора: схема, принцип работы устройства и изготовление своими руками

Обновлено: 4 мая 2019

Ветрогенератор во время своей работы производит электроток. Напряжение его неровно, так как напрямую зависит от скорости ветра. Некоторые владельцы подключают ветряк непосредственно к потребителю — осветительным приборам, насосам и т.д. Но большинство пользователей предпочитает использовать полный комплекс оборудования, позволяющий получить стабильное напряжение, необходимое для питания всех бытовых приборов и устройств.

Такая равномерность достигается использованием промежуточной аккумуляторной батареи, которую заряжает генератор. При этом, величину заряда необходимо постоянно удерживать в рамках рабочих параметров устройства, иначе напряжение в локальной сети пропадет, или, что гораздо хуже, выйдет из строя АКБ.

Допускать закипание аккумуляторов никак нельзя, поэтому необходимо устройство, ограничивающее напряжение на входе.

Что такое контроллер заряда?

Функцию контроля за величиной заряда выполняет балластный регулятор, или контроллер. Это электронное устройство, отключающее аккумулятор при возрастании напряжения, или сбрасывающее излишки энергии на потребитель — ТЭН, лампу или иной простой и нетребовательный к некоторым изменениям питания прибор. При падении заряда контроллер переключает АКБ в режим заряда, способствуя восполнению запаса энергии.

Первые конструкции контроллеров были простыми и позволяли только включать торможение вала. Впоследствии функции устройства были пересмотрены, и лишнюю энергию начали использовать более рационально. А с началом использования ветрогенераторов в качестве основного источника питания для дачных или частных домов проблема в использовании лишней энергии отпала сама собой, так как в настоящее время в любом доме всегда найдется, что подключить.

Существуют разные конструкции контроллеров. Можно приобрести готовый прибор, изготовленный в производственных условиях и точно выполняющий свои функции. Но чаще владельцы самодельных ветряков предпочитают собирать контроллеры самостоятельно, что обходится гораздо дешевле, проще ремонтируется и намного понятнее, чем устройство заводского изготовления.

Устройство и принцип работы

Одним из простых вариантов сборки контроллера является использование автомобильного реле-регулятора. Это устройство само по себе уже является готовым контроллером, дополнительных элементов для создания нужного прибора требуется совсем немного. Использовать только одно реле нельзя, поскольку оно не рассчитано на высокую частоту срабатываний и сразу выйдет из строя.

Схемы балластного регулятора

Существует несколько базовых схем контроллеров, имеющих собственную специфику:

Прерывание по минусовому контакту

Нагрузка через транзистор подается на реле. Оно пропускает ток до достижения максимального заряда, но как только нужное значение будет достигнуто (автомобильное ВАЗовское реле отсекает 14,5 В), то реле отключает минус, а транзистор открывается и пропускает ток на балласт. Как только напряжение упадет, транзистор закрывается, а реле вновь соединяет минус и начинается зарядка АКБ. В качестве балластного потребителя обычно используется обычная лампочка.

Прерывание по плюсу

Эта схема намного проще, но действует не менее эффективно. При использовании плюсового контакта в качестве управляющего транзисторы обычно заменяют твердотельным реле типа GTH6048ZA2 или подобного. Соединение генератора и АКБ получается прямым, как и контроллер. При превышении заряда устройство автоматически подключает нагрузку к аккумулятору, обеспечивая расход излишнего заряда. При достижении критического напряжения 14,5 В реле-регулятор включает твердотельное реле, подключающее нагрузку. Схема проста и поэтому она весьма надежна.

Усложнённый вариант схемы контроллера

Этот вариант применяется для трехфазных генераторов. Схема намного сложнее, так как в ней используются микросхемы и дополнительные элементы, обеспечивающие их работу. В качестве балласта используется нихромовый резистор, намотанный на керамике.

Принцип действия устройства состоит в выпрямлении полученного от генератора трехфазного тока, который через реле поступает на микросхему. При понижении напряжения триггер переключает схему в режим загрузки, при повышении — включается балласт, отбирающий лишний заряд. Можно собрать схему как для 12, так и для 24-вольтовых устройств.

Внимание! В настоящее время на рынок поступило множество китайских контроллеров, вполне доступных по цене и способных работать с разными устройствами от 12 до 30 В. Они вполне функциональны и способны избавить от самостоятельной сборки с неясным результатом.

Как сделать устройство управления своими руками?

Изготовление устройства своими руками доступно только тем, кто имеет некоторые навыки работы с паяльником, в состоянии уверенно читать схемы и вообще имеет хотя бы общее представление об электротехнике и принципах работы электронных устройств. Подходить к вопросу без понимания его сути бессмысленно, так как малейшая ошибка поставит такого мастера в тупик.

Расчет контроллера

Этот момент довольно сложен и зачастую выполняется не столько именно путем расчетов, сколько подгонкой параметров балластного регулятора к имеющимся характеристикам ветрогенератора. Дело в том, что каждое устройство имеет собственные рабочие показатели, несоответствие которым не позволит контроллеру качественно выполнять свои функции. Например, если для устройства потребуется 12 вольт для начала зарядки, а контроллер собран на 24, то такая система попросту не сможет работать.

Для расчета контроллера надо снять все рабочие характеристики с генератора, т.е. проверить ветряк с установленным генератором на производительность в разных режимах работы — на слабых, средних и сильных ветрах. Учесть преобладающую скорость потока, при которой устройство будет работать практически все время. На основании этих данных выбирается напряжение, при котором открывается транзистор, переключающий устройство с одного режима на другой и наоборот.

Подготовительные работы

Прежде, чем приступить к сборке, надо приготовить все необходимые детали, тщательно проверить их номинал. Потребуются инструменты и материалы:

  • паяльник
  • припой, канифоль
  • пассатижи с узкими губками
  • пинцет
  • соединительный провод (в идеале – двух цветов)
  • печатная плата или монтажная панель

Создание печатной платы — непростой процесс, требующий наличия определенных приспособлений, химикатов и пластины фольгированного гетинакса. Проще использовать готовую монтажную панель или обычную пластину из фанеры, пластика или прочих листовых материалов. Тщательно продумать размещение всех элементов на пластине. Рекомендуется объединять их по категориям, чтобы все однотипные детали были сгруппированы в одних местах, так будет проще ориентироваться во время ремонтных работ.

Необходимо предусмотреть световую сигнализацию, свидетельствующую о текущем режиме работы устройства, чтобы при первом же взгляде было сразу видно, загрузка или отдача энергии происходит в данный момент.

Сборка устройства

При должной подготовке и наличии всех необходимых деталей процесс сборки особых проблем не вызывает. Основная задача — правильное соединение всех элементов в соответствии со схемой. При аккуратной и внимательной сборке устройство будет выполнять поставленную задачу вполне качественно, главное, чтобы все детали были исправными и соответствовали заявленным номиналам.

Как грамотно выбрать контроллер для ветрогенератора или сделать самому

Дата публикации: 19 апреля 2019

Для получения электрической энергии из кинетической нужен ветряк. С его помощью энергия ветра превращается в электричество. Сам ветряк состоит из нескольких элементов: ветрогенератора, аккумуляторов, преобразователя и контроллера. Контроллер необходим для оптимизации работы аккумуляторных батарей. Иными словами, это системная часть ветрогенератора, которая отвечает за оптимальное распределение электрической энергии и заряда аккумуляторов в соответствии с мощностью ветровой установки.

Контроллер для ветрогенератора: зачем нужен и как работает

Без контроллера ветровая установка не будет адекватно функционировать. Устройство выполняет такие задачи:

  • контроль вращающихся лопастей ветряка (регулировка энергии);
  • контроль заряда АКБ, которые накапливают собираемую ветряком энергию;
  • преобразование переменного тока в постоянный, чтобы питать аккумуляторы;
  • распределение электричества (отталкиваясь от уровня заряда аккумуляторов и количества полученной энергии).

Ветровые установки бывают большой и малой мощности. Для высокомощных ветрогенераторов в комплект к контроллеру идет балластное сопротивление (трубчатые электронагреватели и другие виды резисторов с высоким уровнем сопротивления). Плюс, при превышении мощности в АКБ до 15В прибор перенаправляет заряд с аккумуляторов на балласт.

Для маломощных ветровых генераторов контроллер служит своеобразной страховкой от перенапряжения. При полном заряде аккумуляторов он тормозит вращение лопастей ветрогенератора, чтобы прекратить активную выработку энергии. Так АКБ не пострадают от перегрузок, а электричество будет распределено равномерно. Это увеличит срок службы электроприборов, в том числе и аккумуляторных батарей.

Технические характеристики

При покупке контроллера заряда для ветрогенератора необходимо внимательно изучить его техпаспорт. При выборе важны характеристики:

  • мощность — должна соответствовать мощности ветровой установки;
  • напряжение — должно соответствовать напряжению АКБ, установленных на ветряк;
  • макс. мощность — обозначает максимально допустимую мощность для модели контроллера;
  • макс. ток — обозначает, с какими максимальными мощностями ветрогенератора может работать контроллер;
  • диапазон напряжения — показатели макс. и мин. напряжения АКБ для адекватной работы устройства;
  • возможности дисплея — какие данные об устройстве и его работе выводятся на дисплей у той или иной модели;
  • условия эксплуатации — при каких температурах, уровне влажности может работать выбранное устройство.

Если вы не можете подобрать устройство контроля заряда самостоятельно, свяжитесь с консультантом и покажите ему технический паспорт своего ветряка. Прибор выбирается в соответствии с возможностями ветровой установки. Неправильные условия эксплуатации и отклонения от диапазона напряжения пагубно скажутся на работе всей ветровой системы.

Электрическая схема контроллера заряда ветрогенератора своими руками

Чтобы изготовить прибор самостоятельно, вам необходимо владеть навыками сборки электроприборов. У этого устройства сложная схема, и неправильная сборка может привести к выведению из строя всех подключенных к сети приборов, в том числе и ветровую установку. Если вы не уверены в своей квалификации, лучше купить заводской прибор. Цена на рынке стартует от 4000 рублей. Устройства китайского производства могут обойтись в 1000 рублей. Цена зависит от страны производства и укомплектованности устройства.

Что понадобится для самостоятельной сборки:

  • схема устройства, соответствующая техническим характеристикам вашего ветряка;
  • комплектующие для сборки схемы (регуляторы, лампочки, резисторы, провода);
  • рисунок монтажной платы (сделать самостоятельно).

Дальнейшие действия — дело техники. Нужную схему можно найти в интернете. Перед поисками определите необходимую мощность и напряжение для вашей ветровой установки, и от этого отталкивайтесь в подборе схемы инвертора. Если у вас самодельный ветрогенератор, измерьте его мощность и напряжение самостоятельно. Для этого вам понадобится мультиметр (функция измерения тока). Сила тока и напряжение меряются в проводе от ветряка. Умножьте друг на друга эти величины и получите мощность ветровой установки (в Ваттах).

Читайте также:  Схема подключения солнечных батарей: к контроллеру, к аккумулятору и обслуживаемым системам

На самой схеме в условных обозначениях будет написано, какие комплектующие и в каком количестве вам понадобятся. Все это продается в магазинах электрики. Некоторые элементы, например, светодиодные лампочки или провода, можно извлечь из ненужных вам приборов. После этого нарисуйте монтажную плату, продумав, где будет находиться каждый элемент прибора в соответствии с требованиями схемы. Соберите устройство и протестируйте.

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Контроллер для ветрогенератора

Контроллер – это электронное устройство, отвечающее за преобразование переменного напряжения, вырабатываемого генератором в постоянное, и контроль заряда аккумуляторных батарей. Наличие контроллера в схеме работы ветровой установки позволяет осуществлять работу ветрового генератора в автоматическом режиме вне зависимости от внешних факторов (скорость ветра, погодные условия и т.д.).

Принцип действия

Для различных типов ветровых генераторов используют различные виды и конструкции контроллеров, но основные принципы работы подобных устройств, можно разделить на два типа, это:

  1. Для ветровых установок относительно не большой мощности: при достижении напряжения на клеммах аккумуляторных батарей выше 15,0 В, контроллер перемыкает обмотки генератора, что приводит к остановке вращения лопастей ветровой установки. При снижении напряжения до 13,5 В, контроллер дает команду на разблокировку обмоток, и установка начинает работать в нормальном режиме.
  2. Для мощных ветровых установок – в комплекте с электронным блоком контроллера монтируется балластный резистор с большим сопротивлением. При достижении напряжения на клеммах аккумуляторов в 14,0 – 15,0 В, контроллер не отключает ветровую установку, а «лишнюю» энергию сжигает на балластном сопротивлении. В качестве балласта могут быть использованы нагревательные элементы (ТЭНы), служащие для нагрева воды в системах горячего водоснабжения или отопления зданий и сооружений.

Основные характеристики

При выборе контроллера, используемого в схемах ветровых генераторов, необходимо изучить технические характеристики данного электронного устройства.

Основными характеристиками, которые указывает производитель, служащими критериями выбора подобных устройств, являются:

  • Номинальное напряжение, измеряемое в Вольтах;
  • Рабочая мощность, измеряемая в Ваттах;
  • Максимальная мощность, измеряемая в Ваттах;
  • Максимальный ток, измеряемый в Амперах;
  • Сброс балластной энергии (что может быть использовано);
  • Условия эксплуатации (рабочая температура, влажность, высота над уровнем моря);
  • Способность к дистанционной передаче данных о работе ветровой установки;
  • Габаритные размеры;
  • Вес устройства.

В настоящее время отечественные и зарубежные компании, специализирующиеся на производстве альтернативных источников энергии, а также их комплектующих, выпускают несколько видов контроллеров, успешно работающих в ветровых установках, это:

  • PWM (ШИМ) контроллеры – устройства с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). В аппаратах данного вида осуществляется процесс управления мощностью, путём изменения импульсов, при постоянной частоте.

Достоинствами данного вида являются:

  • Относительно не большие габаритные размеры, в сравнении с аналогами;
  • Способность к быстродействию в процессе работы;
  • Надежность конструкции.
  • МРРТ контроллеры – как правило используются в солнечных установках, но могут применяться и в комплекте с ветровыми генераторами. Основой работы устройств данного вида является способность определять точку максимальной мощности, которая характеризуется напряжением и силой тока в конкретный момент времени.

Достоинствами данного вида являются:

  • Являются наиболее эффективными устройствами, в сравнении с аналогами.

Основной недостаток – более высокая стоимость.

Контроллер для ветрогенератора и солнечных панелей

Для работы с ветровым генератором можно использовать контроллер, изначально предназначенный для работы с солнечной электростанцией, главным условием для этого, является наличие возможности, у конкретной модели, выполнить настройку «выхода» (load).

Ветровой генератор подключается на вход используемого контроллера, единственное, что необходимо сделать, это установить диодный мост, для преобразования переменного напряжения, вырабатываемого генератором в постоянное, на котором осуществляется работа аккумуляторных батарей.

В контроллерах, используемых в солнечных электростанциях, отсутствует диодный мост на входной группе, т.к. солнечные батареи производят постоянный электрический ток.

Аккумуляторные батареи подключаются в соответствие со схемой используемого контроллера, а на «выход» подключается балластное сопротивление, в качестве которого может быть использована любая нагрузка, единственное условие при этом – мощность нагрузки должна соответствовать мощности генератора.

После того, как контроллер включен по выше обозначенной схеме, необходимо выполнить настройки режимов работы, задающие пороги отключения и включения балласта.

Контроллер своими руками (схема)

Зная основы электротехники и умея работать паяльников, можно изготовить контроллер ветровой установки самостоятельно.

В настоящее время есть возможность найти различные схемы подобных устройств различных видов, мощности и прочих технических характеристик, для этого достаточно зайти в сеть интернет и обраться к поиску по требуемому заданию или найти техническую литературу в специализированных магазинах и издательствах.

Один из вариантов схемы контроллера и включение его в схему работы ветрогенератора, приведен ниже:

Данная схема отличается простотой, но способна обеспечить работу ветровой установки в автоматическом режиме.

Средние цены

Как правило контроллер для ветровой установки изготавливается компанией, производящей ветровые генераторы и поставляется комплектно с прочим оборудование. Однако, по ряду причин, иногда появляется потребность приобрести данный прибор отдельно от основного комплекта. В этом случае необходимо выбрать устройство в соответствии с техническими характеристиками системы и бренда производителя, который является предпочтительнее для каждого индивидуального пользователя.

На рынке данного оборудования представлены следующие, наиболее популярные модели:

Технические характеристики:

  • Мощность — 0.2 кВт;
  • Максимальная входная мощность – 0,3 кВт;
  • Напряжение постоянного тока – 12,0 В;
  • Технология – PWM;
  • Назначение – универсальное (ветрогенератор/солнечная батарея).

Стоимость устройства – от 9000,00 рублей.

  • Мощность — 0.4 кВт;
  • Максимальная входная мощность – 0,6 кВт;
  • Напряжение постоянного тока – 12,0 В;
  • Технология – PWM;
  • Назначение – универсальное (ветрогенератор/солнечная батарея).

Стоимость устройства – от 12000,00 рублей.

  • Мощность — 1.0 кВт;
  • Максимальная входная мощность – 2,0 кВт;
  • Напряжение постоянного тока – 24,0 В;
  • Технология – PWM;
  • Назначение – универсальное (ветрогенератор/солнечная батарея).

Стоимость устройства – от 22000,00 рублей.

  • «Exmork ZKJ-B 1.5 KW-48 Vdc», производство Россия.
  • Мощность — 1.5 кВт;
  • Максимальная входная мощность – 2,0 кВт;
  • Напряжение постоянного тока – 48,0 В;
  • Технология – PWM;
  • Внешний блок – ТЭНы;
  • Температура эксплуатации — -30,0 — +65,0 ℃;
  • Габаритные размеры – 430х340х220 мм;
  • Габаритные размеры внешнего блока ТЭНов – 360х330х200 мм;
  • Вес контроллера – 9,0 кг;
  • Вес блока внешних ТЭНов – 5,0 кг.

Стоимость устройства – от 27000,00 рублей.

  • «Exmork ZKJ-B 2KW-24 Vdc», производство Россия.
  • Мощность — 2.0 кВт;
  • Максимальная входная мощность – 2,5 кВт;
  • Напряжение постоянного тока – 24,0 В;
  • Технология – PWM;
  • Внешний блок – ТЭНы;
  • Температура эксплуатации — -30,0 — +40,0 ℃;
  • Габаритные размеры – 590х490х315 мм;
  • Габаритные размеры внешнего блока ТЭНов – 490х460х310 мм;
  • Вес контроллера – 23,0 кг;
  • Вес блока внешних ТЭНов – 15,5 кг.

Стоимость устройства – от 46000,00 рублей.

  • «Exmork ZKJ-B 5KW-48Vdc», производство Россия.
  • Мощность — 5.0 кВт;
  • Максимальная входная мощность – 5,5 кВт;
  • Напряжение постоянного тока – 48,0 В;
  • Технология – PWM;
  • Внешний блок – ТЭНы;
  • Температура эксплуатации — -30,0 — +40,0 ℃;
  • Габаритные размеры – 590х490х315 мм;
  • Габаритные размеры внешнего блока ТЭНов – 490х460х310 мм;
  • Вес контроллера – 43,0 кг;
  • Вес блока внешних ТЭНов – 17,0 кг.

Стоимость устройства – от 89000,00 рублей.

Где купить

При необходимости приобрести контроллер для находящейся в эксплуатации ветровой установки, лучше всего обратиться к предприятию ее изготовившую или дилерам этой организации. Это поможет избежать ошибок при подключение приобретаемого устройства и позволит избежать лишних финансовых затрат, т.к. компании стараются поддерживать своих клиентов, создавая себе положительный имидж и нарабатывая клиентскую базу.

При желании купить более дешевый аппарат, можно обратиться к сети интернет, где представлено достаточное количество подобных изделий китайского производства. Кроме этого, в сети можно ознакомиться с характеристиками предлагаемых к реализации контроллеров различных брендов и компаний производителей из различных стран.

Плюсы и минусы

Наличие дополнительных устройств, в схеме работы ветровых установок, позволяет улучшить параметры получаемой электрической энергии.

Контроллеру, как элементу подобной схемы, присущи следующие достоинства:

  • Позволяет осуществлять работу ветровой установки в автоматическом режиме.
  • Использование контроллера, продлевает сроки эксплуатации аккумуляторных батарей, обеспечивая, для них, безопасные режимы работы.
  • Способность наиболее полного использования вырабатываемой ветровым генератором энергии – нагрев ТЭНов, или иной нагрузки, в моменты, когда аккумуляторы полностью заряжены.
  • Улучшаются условия эксплуатации ветровой установки (легкий запуск при слабом ветре и т.д.).

К недостаткам контроллера, установленного в схему работы ветрового генератора, можно отнести увеличение стоимости комплекта оборудования, а также вероятность поломки ветровой установки, работающей в автоматическом режиме, в случае выхода их строя данного элемента схемы управления.

Контроллер заряда для ветрогенератора

Контроллер для ветрогенератора выполняет сразу несколько функций: контролирует повороты лопастей, зарядку аккумулятора и преобразовывает переменный ток в постоянный.

Без участия этого прибора совершенно невозможно должное нормальное функционирование ветровой установки.

Контроль: зачем

По сути, контроллер можно рассматривать как прибор-врач. В альтернативной энергетике этот прибор следит за состоянием аккумуляторной батареи: отключает ее по мере накопления заряда и включает по мере израсходования энергии.

При отключении батареи, ветровая установка продолжает свою работу, однако ток теперь перенаправляется контроллером на другие приборы. Получается, что таким образом контроллер сохраняет долголетие ветряка подобно лечащему врачу у людей.

Устройство прибора

Все без исключения производители позаботились о том, чтобы этот прибор защищал аккумуляторную батарею от перезарядки. При сильном ветре включается плавное торможение (или даже остановка) вала – так было раньше, когда контроллеры еще не были продуманы о перенаправлении вырабатываемой энергии. Теперь же стало возможным отдавать энергию при ее переизбытке на другие приборы.

Читайте также:  Гибкие солнечные батареи: обзор типовых конструкций, их характеристик и особенностей подключения

Например, электронагревательные, которым как раз нужен большой объем тока.
То есть прибор «поумнел» и теперь ветровая установка может работать совершенно бесконечно (был бы ветер), а вся присутствующая в доме техника будет подключена к сети от «дармового» ветра. Экономия, как говорится, заметна невооруженным глазом.

Основные параметры

При покупке нового контроллера следует обращать внимание на его основные параметры. Ведь от их показателей будет зависеть работа всей ветровой конструкции:

  • Номинальная мощность. Следует изучить этот параметр, чтобы прибор выдержал нагрузку, оказанную на него.
  • Напряжение. 12, 24 или 48 вольт – это все имеет свое значение.
  • Включение торможения. При достижении определенного вольтажа срабатывает автоматика, которая блокирует работу вала. Например, при напряжении в 48 вольт прибор остановит вал, когда будет достигнут уровень заряда в 58 вольт.
  • Возобновление работы. При падении напряжения автоматика запустит вал. При уже упоминаемом напряжении в 58 вольт, когда вал будет остановлен, возможен его повторный запуск при показателе 54 вольта.
  • Диапазон рабочий температур. Может колебаться по-разному, но в основном в диапазоне от -100 до +400С.
  • Вес и размеры. Принципиального значения не имеют, тем более сейчас, когда практически ежегодно появляются новые и более компактные модели.
  • Допустимая влажность. Любой прибор, работающий по электронной схеме, боится повышения влажности. Обычно контроллеры способны работать без нарушений с влажностью не выше 80%.
  • Совместимость с солнечными батареями. Более новые модели полностью совместимы как для работы с ветровыми установками, так и для работы с солнечными батареями.

Самостоятельное производство

Уже практически все устройства и агрегаты человечество научилось делать самостоятельно, значительно экономя при этом свои сбережения. Контроллер не стал исключением – народные умельцы успешно применяют приборы собственного изготовления.

Конструктивная схема контроллера для ветряка

Многие компании, которые продают устройства контроля, не гарантируют их совместимость с ветровыми установками, если фирмы-производители разные. Скорее всего, это делается для того, чтобы принести максимальную прибыль конкретной компании, купив у них и ветрогенератор, и контроллер.

Однако, не все так печально. Интернет давно уже переполнен схемами контроллеров, имеющие разные схемы строения. Просмотрев и изучив самодельные приборы, представленные в сети, можно прийти к выводу, что можно и не переплачивать, а положиться на свое умение паять и читать схему. Так что, ничего невозможного нет. Тем более, что тропинка давно протоптана, осталось только по ней пройти.

Ветрогенератор простой домашний своими руками

Главная страница » Ветрогенератор простой домашний своими руками

Альтернативная энергия, добываемая посредством «ветряной мельницы» — заманчивая идея, охватившая огромное число потенциальных потребителей электричества. Что же, электромехаников разного калибра, пытающихся сделать ветрогенератор своими руками, можно понять. Дешёвая (практически бесплатная) энергетика всегда ценилась на вес золота. Между тем установка даже простейшего домашнего ветрогенератора даёт реальную возможность получить бесплатный ток. Но как сделать домашний ветрогенератор своими руками? Как заставить работать систему энергии ветра? Попробуем раскрыть занавес тайны с помощью опыта бывалых электромехаников.

Основа домашнего ветрогенератора

Тема изготовления и установки самодельных ветряных генераторов очень широко представлена в сети Интернет. Однако большая часть материала – это банальное описание принципов получения электрической энергии от природных источников.

Теоретическая методика устройства (установки) ветрогенераторов уже давно известна и вполне понятна. А вот как обстоят дела практически в бытовом секторе – вопрос, раскрытый далеко не полностью.

Чаще всего в качестве источника тока для самодельных домашних ветрогенераторов рекомендуют выбирать автомобильные генераторы или асинхронные двигатели переменного тока, дополненные неодимовыми магнитами.

Процедура переделки асинхронного электродвигателя переменного тока под генератор для ветряка. Заключается в изготовлении «шубы» ротора из неодимовых магнитов. Крайне сложный и долговременный процесс

Однако оба варианта требуют существенной доработки, нередко сложной, дорогостоящей, отнимающей много сил и времени.

Куда проще и легче во всех отношениях установить электродвигатели, подобные тем, что выпускались прежде и выпускаются теперь фирмой Ametek (пример) и другими.

Для домашней ветрогенераторной установки подходят моторы постоянного тока напряжением 30 – 100 вольт. В режиме генератора от них можно получить примерно 50% от заявленного рабочего напряжения.

Следует отметить: при работе в режиме генерации электродвигатели постоянного тока требуется раскручивать до скорости выше номинальной.

При этом каждый отдельно взятый мотор из десятка одинаковых экземпляров, может показывать совершенно разные характеристики.

Поэтому оптимальный подбор электродвигателя к домашнему ветрогенератору логичен при следующих показателях:

  1. Высокий параметр рабочего напряжения.
  2. Низкий параметр RPM (угловая скорость вращения).
  3. Высокое значение рабочего тока.

Так, удачным под установку выглядит мотор производства фирмы Ametek с рабочим напряжением 36 вольт и угловой скоростью вращения — 325 об/мин.

Именно такой электродвигатель используется в конструкции ветрогенератора – установки, что описана ниже в качестве примера домашнего ветряка.

Мотор постоянного тока для домашнего ветрогенератора. Оптимальный вариант из числа продуктов, изготовленных фирмой Ametek. Также удачно подходят подобные электродвигатели производства других фирм

Проверить эффективность любого похожего мотора несложно. Достаточно подключить к электрическим выводам обычную автомобильную лампу накаливания на 12 вольт и крутануть вал мотора рукой. При хороших технических показателях электродвигателя лампа обязательно зажжётся.

Ветрогенератор в домашнем конструкторском наборе

Итак, можно считать, что выбран генератор — главная деталь системы регенерации энергии ветра. Остаётся добавить:

  • винт на три лопасти,
  • флюгерную систему,
  • мачту металлическую,
  • контроллер заряда АКБ.

Желательно, но не обязательно, соблюсти последовательность производства всех оставшихся частей ветряного генератора. Последовательность – это порядок, который необходим в любом деле для достижения результативности. Очевидно: существенную помощь в строительстве энергетической машины оказывают готовые наборы:

Изготовление лопастей пропеллера

Достаточно лёгким и простым видится изготовление лопастей винта генератора из пластиковой трубы диаметром 150-200 мм.

Для описываемой конструкции домашнего ветрогенератора были сделаны (вырезаны) три лопасти. Материал: 152-миллиметровая сантехническая труба. Длина каждой лопасти – 610 мм.

Лопасти для пропеллера домашнего ветрогенератора. Элементы пропеллера изготовлены из обычной сантехнической трубы, что широко используется в хозяйстве ЖКХ

Сантехническая труба изначально отрезается по размеру длины с небольшим запасом на обработку. Затем отрезанный кусок рассекается по осевой линии на четыре одинаковых части.

Каждая часть вырезается по несложному шаблону рабочей пропеллерной лопасти. Все кромки резов необходимо тщательно зачистить – отполировать для лучшей аэродинамики.

Элементы пропеллера ветрогенератора – пластиковые лопасти, закрепляются на шкиве, собранном из двух отдельных дисков. Шкив насаживается на вал мотора и притягивается винтом.

Та часть ступицы, на которой крепятся лопасти, имеет диаметр 127 мм. Другая часть – шестерня, в диаметре имеет размер 85 мм. Обе детали ступицы не изготавливались специально.

Закреплённые на ступице лопасти винта домашнего ветряка. Собранный из подручных деталей и готовый к установке на домашний ветрогенератор простейший винт

Металлический диск и шестерню удалось найти в старом техническом хламе. Но диск был без отверстия под вал, а шестерня имела малый диаметр. Объединением этих деталей в единое целое удалось решить проблему соотношения массы и диаметра.

После закрепления лопастей, осталось лишь закрыть торец ступицы пластиковым обтекателем (опять же для аэродинамики).

Флюгерная основа ветрогенератора

Обычный деревянный брусок (желательно из твёрдых пород) длиной 600 мм подойдёт для флюгерной основы. На одном конце бруска хомутами закрепляется электродвигатель, на другом монтируется «хвост».

Флюгерная часть установки, куда поставлены двигатель и хвост ветряка. Мотор дополнительно закрепляется хомутами, хвост накладными брусочками

Хвостовая часть сделана из листового алюминия – это вырезанный прямоугольный кусок, который попросту устанавливается между наставными брусочками и скрепляется винтами.

Для улучшения свойств долговечности, деревянный брусок рекомендуется дополнительно обработать пропиткой и покрыть сверху лаком.

На нижней плоскости бруска, на расстоянии 190 мм от заднего торца бруса, через опорный фланец закрепляется трубчатый отвод под соединение с мачтой.

Флюгерная система домашнего ветряка (нижняя её часть), изготовленная из простых доступных деталей. Такие детали найдутся у каждого владельца домашнего хозяйства

Недалеко от точки закрепления фланца, на стенке трубы высверливается отверстие d=10-12 мм под вывод кабеля сквозь трубу от ветрогенератора к накопителю энергии.

Основание и шарнирная мачта

Тогда как уже готова флюгерная часть домашнего ветрогенератора, наступает очередь производства опорной мачты. Домашнюю установку вполне достаточно поднять на высоту 5-7 метров. Металлическая труба d=50 мм (внешний d=57 мм) в самый раз подходит под мачту этого проекта ветрогенератора для дома.

Опорная тарелка под нижнюю часть мачты домашнего ветряка сделана из толстой листовой фанеры (20 мм). Диаметр блина 650 мм. По краям фанерного блина, равномерно по кругу и с отступом 25-30 мм просверлены 4 отверстия d=12 мм.

Нижняя и верхняя части, которые встанут между мачтой. Слева опорная площадка с установленным на поверхности шарнирным механизмом подъёма/спуска ветрогенератора

Эти отверстия предназначены под временное (или постоянное) штыревое крепление на грунт. Для прочности установки фанеру снизу можно усилить стальным листом.

На поверхности опорной тарелки прикреплена конструкция, собранная из металлических сантехнических фланцев, патрубков, уголков и муфты-тройника.

Между уголками и муфтой-тройником резьбовое сочленение выполнено не до конца. Это сделано специально, чтобы получить эффект шарнира. Таким образом, подъём или спуск ветрогенератора можно осуществлять без труда в любой момент.

Подставка под мачту ветряка оснащается четырьмя отверстиями для дополнительного крепления штырями на грунт. Так, примерно, выглядит состояние опорного элемента, когда мачта установлена и поднята

Муфта-тройник центральным отводом соединена с куском трубы, в нижней части которой установлен ограничитель для трубы мачты. Мачтовая труба надевается на трубчатый кусок меньшего диаметра до упора в ограничитель.

Примерно так же соединяется верхняя часть мачты и флюгерная система ветряка. Но там, в качестве ограничителя, внутри мачтовой трубы установлены подшипники.

Читайте также:  Горелка для биокамина своими руками: инструкция и советы по изготовлению

Крепление мачты растяжками выполняется стандартно с применением обычных хомутов, которые несложно сделать своими руками из листового металла

Так что, для сборки всей мачтовой системы и потребуется, без каких-либо креплений, всего лишь соединить нижнюю и верхнюю части с мачтовой трубой. Затем, благодаря шарнирному устройству поднять ветрогенераторную установку и зафиксировать мачту растяжками.

Удобство шарнирной системы очевидно. К примеру, на случай непогоды ветрогенератор можно быстро «уложить» на землю, сохранив от разрушения и так же быстро установить в рабочее положение.

Домашний ветрогенератор и схема контроллера

Контроль напряжений и токов, снимаемых с генератора домашней ветряной энергетической установки и подаваемых на аккумуляторные батареи, необходим обязательно. Иначе АКБ быстро выйдет из строя.

Причина очевидна: нестабильность зарядного цикла и нарушения параметров зарядки. Или же следует применять, к примеру, новые аква-аккумуляторы, которым не страшны хаотичные циклы, завышенные напряжения и токи.

Функции контроля достигаются сборкой и включением в конструкцию домашнего ветрогенератора простой электронной схемы. Домашние ветряные установки обычно комплектуются относительно простыми схемами.

Принципиальная схема контроллера заряда АКБ ветроэнергетической установки, сборка которой описывается в этой публикации. Минимум электронных компонентов и высокая надёжность

Главное назначение схем – управление реле, переключающего выходы ветрогенератора на аккумуляторную батарею или на балластную нагрузку. Переключение выполняется в зависимости от текущего уровня напряжения на клеммах АКБ.

Традиционная для домашних ветряков схема контроллера применялась и в этом случае. Электронная плата содержит небольшое число электронных компонентов. Схему достаточно просто спаять своими руками в домашних условиях.

Принцип построения обеспечивает зарядку аккумуляторов до момента, пока не будет достигнут граничный предел напряжения на клеммах. Затем реле переключает линию на установленный балласт. Реле нужно брать с контактной группой под высокие токи, не менее 40-60А.

Настройка схемы предполагает регулировку триммеров под установку соответствующих напряжений контрольных точек «А» и «В». Оптимальные значения напряжений в этих точках равны: для «А» — 7,25 вольт; для «В» — 5,9 вольт.

Если схема настроена под такие параметры, аккумуляторная батарея будет отключаться при достижении на клеммах напряжения 14,5 В и вновь подключаться к линии ветрогенератора при напряжении на клеммах 11,8 В.

Структурная электрическая схема домашнего ветряка: А1…А3 — аккумуляторная батарея; В1 — вентилятор; Ф1 — сглаживающий фильтр; Л1…Л3 — лампы накаливания (балласт); Д1…Д3 — мощные диоды

Схемой ветрогенератора предусмотрено управление вентилятором «3» (может использоваться для вентиляции газов АКБ) и альтернативной нагрузкой «4» через силовые транзисторы серии IRF.

Состояние выходов отмечают светодиоды красного и зелёного свечения. Предусмотрена установка ручного управления состоянием контроллера через кнопки «1» и «2».

Особенности подключения системы

Завершая публикацию, следует отметить одну важную особенность. Подключение контроллера (при условии уже работающей турбины) необходимо проводить следующей последовательностью:

  1. Подключить контакты «АКБ» на клеммы аккумулятора.
  2. Подключить контакты ветрогенератора на клеммы реле.

Если такую последовательность не соблюдать, существует высокий риск вывода контроллера из строя.

Установка ветрогенератора 4 кВт — видео гид

Ветрогенератор своими руками: подробная инструкция

Один из простых способов получить дешёвую электроэнергию — ветрогенератор. Его необязательно покупать, можно построить своими руками, используя правильно составленные чертежи и схемы, детали и материалы.

Принцип работы ветрогенератора

Принцип действия ветрогенератора прост: ветер приводит в движение лопасти, вращающие ротор турбины, который преобразует энергию ветра в механическую. Ветровые турбины бывают:

  • с роторами горизонтальной оси;
  • с роторами вертикальной оси.

Преимущество последних в том, что они работают независимо от направления ветра и его силы. Мощность, генерируемая самодельным ветрогенератором, составляет от 100 до 6000 Вт. Минимальная скорость, при которой турбина может начать вырабатывать электроэнергию — 2,5-3 м/с, но для достижения номинальной мощности необходима скорости ветра от 10 м/с.

Ротор обычно вращается со скоростью 15–20 об/мин, тогда как типичный асинхронный генератор вырабатывает электричество со скоростью более 1500 об/мин. Для самодельного ветряка подойдёт автомобильный генератор на 12 вольт.

Принцип работы ветрогенератора

Как сделать ветрогенератор своими руками

Основой создания ветрогенератора является грамотно сделанный проект и подготовленный чертёж. Это очень важно, потому что без чёткого представления о том, как должен выглядеть прибор, будет трудно построить его правильно, не нарушив порядок монтажа всех элементов.

Чертежи и схемы

Начинать нужно с составления общего эскиза ветротурбины, пометив ключевые элементы: башню, генератор, деревянное основание, лопасти и ступицу, которая соединяет их вместе. Самостоятельно составленная схема может быть не сильно подробной: в этом нет необходимости. Её следует использовать для общего представления о том, каким будет расположение различных частей ветряного двигателя, и как конструкция будет выглядеть на завершающих этапах.

Схема сборки ветроэлектрического генератора

После подготовки схемы нужно выставить правильные размеры ветрогенератора. Они должны включать в себя высоту, длину и ширину деревянного основания, которое соединяет генератор и хвостовой плавник с башней. Также определить размеры для лопастей из металлических труб или труб из ПВХ, в зависимости от того, какой материал будет использоваться. Отдельные измерения нужны для хвостового плавника: высота, ширина и длина, а также диаметр – для лезвий, которые определяют размер ветровой турбины.

После того как будет готов чертёж и черновой набросок устройства с выставленными размерами, можно переходить к подготовке материалов и инструментов для работы.

Необходимые инструменты и материалы

Для изготовления самодельного ветряка потребуются такие детали:

  • ротор с лопастями;
  • редуктор для регулирования скорости вращения ротора;
  • гелевый или щелочной аккумулятор для питания электроприборов;
  • инвертор для трансформации тока;
  • хвостовая часть;
  • мачта.

Ротор с лопастями можно сделать самостоятельно, тогда как остальные элементы, вероятно, придётся купить или собрать из необходимых деталей. Кроме этого, для сборки самодельного ветряка потребуются такие инструменты и материалы:

  • пила по дереву;
  • ножницы по металлу;
  • горячий клей;
  • паяльник;
  • дрель.

Обязательно нужны винты и болты для соединения лезвий со ступицей и для скрепления металлической трубы с деревом.

Лопасти для ветрогенератора своими руками

Изготавливая лопасти самостоятельно, стоит особое внимание уделить соблюдению заданной чертежом формы изделий. Лопасти могут быть крыльчатого или парусного типа. Второй более прост в изготовлении, но имеет невысокий КПД, что делает его неэффективным в самодельных ветрогенераторах даже средних размеров.

Для изготовления лопастей самодельного ветрогенератора подойдут такие материалы как:

Устройство лопастной части ветрогенератора

Если выбирать поливинилхлорид, то для создания лопастей отлично подойдут ПВХ-трубы диаметром от 160 мм. Пластик и дерево — менее износостойкие материалы, которые под воздействием осадков и сильного ветра через несколько лет придут в негодность. Оптимальный вариант — алюминий: он прочный и лёгкий, устойчивый к разрыву и залому, невосприимчивый к влаге и повышенным температурам.

Пошаговая инструкция по изготовлению

Когда все чертежи будут составлены, а материалы и инструменты подготовлены, можно начинать собирать ветрогенератор своими руками, руководствуясь следующим порядком:

  1. Подготовить бетонный фундамент. Глубина ямы и объём бетонной смеси рассчитывается исходя из типа грунта и климатических условий. После заливки фундаменту нужно несколько недель, чтобы набрать нужную прочность. Только после этого можно устанавливать в него мачту на глубину 60-70 см, закрепив её растяжками.
  2. Поместить подготовленные лопасти в трубу, закрепить их с помощью винтов и гаек на втулке, на которую будет установлен двигатель.
  3. Расположить диодный мост рядом с двигателем и закрепите его с помощью саморезов. Подсоединить провод от двигателя к диодному мосту «плюс», а другой провод к отрицательному мосту.
  4. Закрепить вал двигателя, надеть на него втулку и плотно затянуть её против часовой стрелки.
  5. Уравновесить основание трубы с прикреплённым к нему двигателем и валом и отметить точку баланса.
  6. Закрепить основание прибора болтами.

Ветрогенератор может прослужить гораздо дольше, если покрасить не только лопасти, но основание, вал и крышку двигателя. Чтобы включить установку потребуется комплект проводов, зарядное устройство, амперметр и аккумулятор.

Подготовка автомобильного генератора

Для того чтобы сделать ветрогенератор своими руками из автомобильного генератора? потребуется установка силой от 95A с напряжением 12 В. При 125 оборотах в минуту он вырабатывает 15,5 Вт, а при 630 оборотах этот показатель составит 85,7 Вт. Если говорить о нагрузке в 630 об/мин, то вольтметр покажет 31,2 вольт, а амперметр – 13,5 ампер. Таким образом, мощность генератора составит 421,2 Вт. Для достижения этого показателя необходимо использовать неодимовые магниты, которые в 7 раз эффективнее, чем ферритовые.

В начале подготовки автомобильного генератора нужно удалить роторную обмотку магнитного возбуждения и электронные щётки с коллектором. На место кольцевых ферромагнетиков нужно установить неодимовые магниты в количестве 3 штук, размер каждого из них должен составлять 85 х 35 х 15 миллиметров. Недостатком использования мощных магнитов может стать «залипание», затрудняющее движение вала. Для его уменьшения магниты должны размещаться под небольшим углом относительно друг друга.

Перед запуском генератора, его нужно протестировать на токарном станке, раскрутив вал до 950–1000 об/мин. Если устройство работает нормально, отдача будет составлять не менее 200 Вт. В большинстве случаев подойдёт классическая силовая установка с вертикальной осью: она характеризуется низкими оборотами и бесшумностью.

В процессе эксплуатации ветрогенератора рекомендуется периодически проверять надёжность креплений у основания мачты, смазывать подшипники поворотного устройства, проводить балансировку наклона установки. Раз в полгода рекомендуется проверять и менять электроизоляцию, которая нередко повреждается из-за использования в неблагоприятных условиях.

Самодельный ветрогенератор, собранный из автомобильного генератора и простых деталей, способен обеспечить электроэнергией небольшой дом и стать автономным резервным источником питания. Экологически безопасный и нетребовательный в обслуживании, он окупится в течение 2–4 лет в зависимости и прослужит десятки лет.

Ссылка на основную публикацию
×
×