Инвертор для солнечных батарей: виды, как выбрать

ТОП-12 инверторов для солнечных батарей

Инверторы для солнечных батарей представляют собой специализированный класс оборудования, способного осуществлять преобразование постоянного тока в переменный. Особенно важны эти приборы в системах СЭС и ВЭС, где энергия от основного источника питания поступает неравномерно.

Наличие инвертора необходимо:

  1. Для обеспечения круглосуточного бесперебойного питания в сети, использующей централизованную подачу энергии параллельно с аккумуляторами.
  2. В сетевых системах электроснабжения – совместная работа сетевого on-grid инвертора и центральной электросетью.
  3. Для систем, где основным или единственным источником электроэнергии выступают фотоэлектрические панели или ветряки.
  4. В гибридных и комбинированных системах электроснабжения, совместная работа ВИЭ с центральной сетью.
  5. На других объектах с автономным электропитанием, построенных по принципу off-grid систем.
  6. В мобильных комплексах на базе солнечных панелей, использующихся автомобилистами и любителями многодневных пеших турпоходов.

Физико-технические и эксплуатационные параметры инверторов для солнечных батарей отличаются:

  • формой выходного сигнала, в идеале представляющего собой чистую синусоиду;
  • вольт-амперными характеристиками;
  • присутствием в конструкции солнечного контроллера и зарядного устройства от сети;
  • типом используемых трансформаторов;
  • качеством выходного напряжения;
  • возможностями совместной работы с сетевыми / гибридными станциями;
  • уровнем программного обеспечения, включая возможность удаленного управления.
  • В этом обзоре мы кратко расскажем о двенадцати инверторах, которые собрали наибольшее число положительных отзывов потребителей (6 из премиального и 6 из бюджетного класса).

ТОП-6 инверторов 2020 – premium-класс

В данной категории инверторов рейтинг надежности получился следующим.

1. Schneider Electric

На вопрос, какой инвертор лучше для большого загородного дома, обычно дают ответ – Schneider Electric. Эти модели недешевы, но их качество и возможности оправдывают каждый вложенный рубль. Французская компания, основанная двумя немцами, стояла у истоков промышленной революции и вышла на энергетический рынок в далеком 1836 году. В XXI веке в состав концерна входило несколько крупнейших производителей электроники со всего мира, включая Xantrex Technology Inc. – мирового лидера в производстве электронных компонентов для систем СЭС и ВЭС.

Наиболее продаваемой моделью является гибридный инвертор Schneider Electric Conext XW+ 8548, огромным функционалом возможностей и непревзойденной надежностью, что относится ко всем моделям аккумуляторных инверторов данного бренда. Модели XW и SW могут подмешивать, продавать и аккумулировать энергию от солнечных батарей, что не могут сделать любые сетевые инверторы.

Выделяемые специалистами особенности on-grid инверторов от Шнайдер Электрик:

  • полное отсутствие в этих инверторах для солнечных батарей электрохимических конденсаторов;
  • эффективность преобразователя AC/DC – 98,0 ÷ 98,3%;
  • три варианта модификаций – простейшая BASE, средняя ESSENTIAL и максимальная OPTIMUM, с различным функциональным наполнением;
  • надежный комплекс систем защиты и встроенный МРРТ терминал.

2. Fronius

Бренд Fronius одноименной компании из Австрии пятый год подряд занимает уверенное первое место среди коммерческих и бытовых моделей. Лучшие инверторы этой марки отличаются уникальным сочетанием надежности, эффективности и безукоризненного обслуживания. Всем пользователям, зарегистрировавшимся на сайте Fronius Solar.Web, фирма предоставляет 10 лет гарантии на свое оборудование.

Инновационные технологические решения:

  • технология активного принудительного охлаждения увеличенной мощности;
  • система защиты от поступления постоянного тока;
  • простая в обслуживании конструкция с защелкивающейся передней крышкой корпуса;
  • многофункциональная мониторинговая система Fronius Solar.Web с возможностью удаленного доступа и управления по Wi-Fi;
  • специальное мобильное приложение Solarweb – предоставляется бесплатно;
  • опционально предлагается направление части генерации на водонагреватель – функция Fronius Ohmpilot.

3. Оutback power

Outback Power Technologies – ведущий производитель профессиональных систем автономного и резервного электроснабжения и один из лидеров в своей области. Outback FX/VFX линейки продвинутых сверхнадежных масштабируемых систем для автономного и резервного электроснабжения. Инверторы OutBack выпускают в двух модификациях FX и VFX. К преимуществам лучших инверторов для солнечных батарей OutBack Power относят:

  • Уникальную защиту от воздействий окружающей среды.
  • Возможность параллельного наращивания системы до 30 кВт (соединяя до 10-ти инверторов идентичной модели).
  • Микропроцессор 5-стадийного зарядного устройства существенно увеличивает срок службы аккумуляторных батарей.
  • Простота в обслуживании и ремонте, которые можно провести даже на месте установки системы.
  • Полное отсутствие шума – в инверторе VFX установлен всего один вентилятор, который включается лишь при необходимости.

4. SMA Solar Technologies

Широко известный немецкий бренд, до 2016 года успешно боровшийся за мировое лидерство с австрийской продукцией Fronius. В среде специалистов часто называется оптимальным по соотношению цена / качество.

На вопрос, какой инвертор SMA Solar Technologies лучше, покупатели обычно отмечают сетевые модификации инверторов бренда – Tripower Core-1, SunnyHighpower и SunnyIsland.

Сдача позиций и откат на четвертое место рейтинга обусловлен периодом неудавшейся попытки перенести сборку и обслуживание в Китай, а также отсутствие в популярной серии AV внешнего дисплея. При мощном и чистом сигнале Wi-Fi это не представляет большой проблемы, но перебои со связью делают мониторинг проблематичным – особенно на гаджетах под Android.

5. Huawei

Компания вышла на инверторный рынок относительно недавно. Но традиции и элементная база сделали свое дело – первый же выпущенный инвертор Sun2000L стал лидером по спросу, надежности и функциональности.

Сегодня «Хуавей» предлагает покупателям отличную линейку небольших бытовых моделей весом не более 10 кг и мощностью 2-5 кВт.

Специалисты и потребители отмечают стильный дизайн, разработанный китайскими инженерами, компактность инверторов и возможность функционирования в автономных и гибридных системах.

6. Sungrow

Шестой в нашем списке и первый в Китае (на внутреннем китайском рынке он опережает даже “voltronic”). Бренд СанГроу обязан своим появлением на свет университетскому преподавателю.

Читайте также:
Воздушный тепловой насос: как выбрать и собрать своими руками

В премиальном классе Sungrow оказался благодаря безупречной надежности, несмотря на сравнительно невысокую стоимость оборудования. Эти инверторы из Поднебесной вполне могли бы получить и более высокое место в рейтинге, если бы не проблемы с логистикой при обслуживании.

Какие инверторы этого бренда лучше для дома? Лидирующие позиции по продажам занимают гибридная модель SHK5-20, а также набирающая популярность Cristal G2.

Среди главных достоинств, помимо надежности и дешевизны, покупатели отмечают удобный портал мониторинга ISolarCloud и простое приложение для смартфона.

ТОП-6 инверторов 2020 – бюджетный класс

Вторая шестерка нашего рейтинга отличается от первой преимущественно уровнем функциональности и мощности. Надежность оборудования бюджетного класса практически идентична «элите», но купить такие инверторы можно значительно дешевле.

1. Bineos

Рейтинг инверторов для дома возглавляет один из лучших китайских брендов в области инверторов. Несмотря на Тайваньскую прописку, заводы по производству инверторов Bineos расположены в континентальном Китае, провинция ШэнЧжень. При сравнительно невысокой стоимости, всю продукцию бренда отличает безукоризненное качество и функциональность. И это однозначно одни из лучших инверторов для дома. О количестве инноваций, примененных в инверторах Bineos, говорит тот факт, что только исследовательскими разработками в компании занимается отдельное подразделение со штатом свыше 200 человек.

Даже наиболее бюджетные модели, например, инвертор Bineos EM3KF, отличает:

  • идеальная исходящая синусоида;
  • высокая эффективность преобразования тока;
  • широкий диапазон настроек;
  • информативность;
  • компактность и стильный дизайн.

2. SmartWatt

Российский «инверторный» бренд, принадлежащий компании Delta Solar. Основными покупателями, помимо внутреннего рынка, являются РФ и ближнее зарубежье. Отличается огромным разнообразием предлагаемых инверторов для самых разнообразных задач и широчайшим диапазоном цен от 20 до 370 тыс. руб.

Специалистами и покупателями отмечается высокое качество моделей всех трех предлагаемых серий:

  1. ECO – для гибридных систем и резервных систем, мощность от 1 до 7,2кВт. Имеют встроенный контроллер для солнечных батарей. Обязательно подключение к АКБ.
  2. Hybrid – многофункциональное оборудование со встроенным контроллером для работы в гибридном режиме с возможностью использовать основной источник энергии любого типа. Есть модели, которые могут работать без АКБ.
  3. GRID – группа мощных сетевых инверторов до 60кВт, наиболее продаваемым из которых является SmartWatt Grid 5K 1P 2MPPT.

3. Solax Power

Solax Power – очередной «новичок» среди инверторов в рейтинге для дома, быстро завоевавший популярность. Возможно, на высокий спрос повлиял фактор принадлежности бренда в качестве «дочки» одному из гигантов солнечного рынка Поднебесной, концерну Suntellite Group.

Третье место рейтинга «Солакс Пауэр» традиционно для Китая завоевал стоимостью. Цена всех инверторов линейки Solax Power X почти в 2 раза ниже, чем сходных по качеству и возможностям «европейцев».

4. GoodWe

Четвертое место рейтинга инверторов для дома занимает очередной «китаец» GoodWe, модели которого подкупают своей стильностью и фантастически надежной работой. Это единственный недорогой бренд Поднебесной, за минувшие 10 лет не получивший ни одной объективной претензии относительно качества.

Среди инверторов «Гуд Ви» наиболее удачливым и востребованным является Goodwe DNS 2019 года выпуска – без особых функциональных изысков, но очень надежный, компактный и дешевый.

5. Delta

Пятое место Delta Group обусловлено не самым удачным первоначальным выходом на рынок. Первая серия «Дельты», инверторы RPI, получилась крайне неудачной. Рост популярности бренда начался только в 2018, после выпуска обновленной линейки Delta Home Series. Подняться выше в списке оборудованию Delta Group мешает сравнительно высокая для Китая цена – даже у Huawei, она ниже. Однако большим плюсом служат 5 лет гарантии, нехарактерные для «бюджетников».

6. Ingeteam

Единственный европеец в списке – испанский Ingeteam, несмотря на отменные характеристики, проигрывающий в «бюджетном» секторе китайцам из-за более высокой цены. Все модели бренда отличает характерные для Европы качество, многофункциональность и информативность мониторинга.

ТОП популярности приходится на серию 1Play TL-M, включающую линейку моделей с диапазоном мощности 2,5 – 6 киловатт.

Какой инвертор лучше покупать для дома – решать Вам. Если при выборе инвертора возникли сомнения – наши специалисты дадут свой профессиональный совет и подберут вам наиболее выгодный вариант инвертора для солнечной станции.

Инверторы для солнечной батареи – обзор популярных моделей

Инвертор представляет собой прибор, с помощью которого происходит преобразование постоянного тока в переменный, напряжением 220 В.

Источником постоянного тока для него служат как солнечные, так и аккумуляторные батареи. Чаще всего они используются как резервное электропитание при перебоях с подачей напряжения в существующих электросетях.

  • Виды инверторов для солнечных батарей и их характеристики ↓
  • Сетевые ↓
  • Автономные ↓
  • Выбор инвертора ↓
  • Обзор моделей ↓
  • Сетевые инверторы Conext компании Schneider Electric ↓
  • Инверторы голландской компании TBS Electronics ↓
  • Инверторы российского производства (МАП “Энергия”) ↓
  • Китайская компания GoodWE ↓
  • Подключение инвертора к солнечной батарее

В общем виде солнечная энергоустановка состоит из:

  • солнечных батарей;
  • инвертора;
  • аккумулятора;
  • контроллера заряда;

С целью обеспечения надлежащей работы всей системы, входящие составные части должны подбираться с учетом технических параметров каждого из устройств. Это в полной мере относится и к инверторам, работающими совместно с солнечными батареями.

Солнечные батареи вырабатывают постоянный ток напряжением 12, 24 и 48 В. Напрямую подключение электроприборов, работающих от сети переменного тока напряжением 220 Вольт к солнечным батареям невозможно. Поэтому постоянный ток, получаемый при помощи солнечных батарей, необходимо преобразовывать в переменный ток напряжением 220 Вольт. Для этого и служат инверторы.

Читайте также:
Реально ли собрать вакуумный солнечный коллектор своими руками?

Схема работы электроустановки:

Виды инверторов для солнечных батарей и их характеристики

Существует два типа инверторов:

Сетевые

Предназначенные для установки между солнечной батареей и сетью переменного тока напряжением 220 вольт. Используются они исключительно днем и обеспечивают работоспособность единичных электроприборов, подсоединяемых непосредственно к инвертору.

Автономные

Используемые в системах солнечного энергоснабжения с применением аккумуляторов. В этом случае инвертор используют для преобразования постоянного тока от аккумулятора, который заряжается от солнечных батарей. Эти инверторы применяют в системах бесперебойного питания, обеспечивая полную независимость потребителя от нестабильной работы сети энергоснабжения.

Работа инвертора характеризуется формой выходного сигнала переменного тока.

Сформированный выходной сигнал бывает в виде:

  • чистой синусоиды;
  • квази-синусоиды (модифицированный синус);

Синусоидальные инверторы обеспечивают на выходе идеальную синусоиду сигнала переменного тока, которая намного превосходит имеющуюся в обычной сети энергоснабжения. Именно этот параметр обеспечивает надежную работу электроприборов, обладающих высокой чувствительностью к нестабильному напряжению. Такие инверторы отличаются высокой стоимостью и большими габаритами.

Инверторы с квази-синусоидой, вырабатывают переменный ток, имитирующий синусоиду в виде сигнала прямоугольной или треугольной формы, а также формы сигнала в виде трапеции. Такие инверторы наиболее востребованы, так как они намного меньше и дешевле синусоидальных инверторов. Правда их использование для электропитания приборов, чувствительных к перепадам сетевого напряжения крайне нежелательно.

Форма сигнала инвертора — синусоидальная (слева), модифицированный синус (справа)

Выбор инвертора

Устройство современного инвертора

При выборе инвертора необходимо обращать особое внимание на целый ряд технических параметров:

  • номинальная и пиковая мощность;
  • коэффициент полезного действия (КПД);
  • потребляемая мощность без нагрузки;
  • величина температурного диапазона;
  • масса прибора;

Также необходимо обратить внимание на зависимость мощности инвертора от выходного напряжения солнечной или аккумуляторной батареи системы бесперебойного питания солнечных энергоустановок:

  • при 12 В – до 600 Вт;
  • при 24 В – от 600 до 1500 Вт;
  • при 48 В – более 1500 Вт.;

И на наличие защиты от:

  • перегрузки по выходу;
  • короткого замыкания;
  • перегрева;
  • высокого и пониженного, поступающего от батарей напряжения;

Широкий температурный диапазон инвертора также положительно характеризует его работоспособность.

Электроэнергия, получаемая от солнечной батареи, будет экономиться, если:

  1. КПД инвертора находится в пределах 90-95%.
  2. Мощность, потребляемая инвертором без нагрузки, не превышает 1% от величины его рабочей (номинальной) мощности.

Мощности инвертора должно быть достаточно для обеспечения совокупной номинальной потребляемой мощности всех электроприборов, предполагаемых для подключения к солнечной энергоустановке (расчетное значение).

Однако необходимо помнить о том, что практически все электроприборы обладают пусковой мощностью, то есть мощностью, необходимой для пуска конкретного электроприбора.

Эта мощность используется в течение нескольких секунд, после чего прибор начинает функционировать в штатном режиме. Выбирая инвертор, необходимо помнить, что пусковая мощность, указанная в документации, должна ориентировочно в полтора раза превышать величину рабочей (номинальной) мощности.

Обзор моделей

Конструктивные отличия инверторов напрямую определяются типом, к которому они относятся. Сетевые инверторы для систем солнечного энергоснабжения без применения дополнительных аккумуляторов, оснащаются регуляторами отбора максимальной мощности и специальными устройствами для контроля мощности солнечных батарей.

Такие схемотехнические решения позволяют инвертору включаться автоматически в тот момент, когда мощность солнечных батарей достаточна для генерирования переменного тока. Кроме того сетевые инверторы оснащаются стандартными электрическими розетками для подключения различных устройств.

Автономные инверторы конструктивно отличаются от сетевых наличием устройств, которые обеспечивают зарядку аккумуляторных батарей. Кроме того их оснащают целым рядом конструктивных узлов, защищающих аккумуляторы от перезаряда, неправильной полярности аккумуляторов и недозаряда.

Существует огромное количество моделей инверторов для солнечных батарей, которые выпускаются во многих странах мира.

Рассмотрим некоторые из числа тех, что присутствуют на рынке России:

Сетевые инверторы Conext компании Schneider Electric

Эти инверторы разработаны с целью повышения эффективности использования солнечных батарей, устанавливаемых на крышах частных и многоквартирных жилых домов. Они выдержали испытания на надежность MEOST (Multiple Environmental over Stressed Testing) и могут эксплуатироваться в самых тяжелых климатических условиях. К

ПД инверторов Conext составляет 97,5% даже при пиковых нагрузках. Линейка инверторов, присутствующих на рынке обеспечивает функционирование солнечных энергоустановок мощностью от 3 до 20 кВт.

Стоимость инверторов Conext находится в ценовом диапазоне 86900-327300 руб.

Инверторы голландской компании TBS Electronics

Компания с 1996 года выпускает только синусоидальные инверторы Poversine. Ее продукция представлена как маломощными инверторами для отдельных потребителей (номинальная мощность от 175 до 600 Вт) по цене 9400-21600 руб., так и более мощными (номинальная мощность от 850 Вт до 3,5 кВт) стоимостью 37050-79800 руб.

Инверторы российского производства (МАП “Энергия”)

Ассортимент российского производителя очень широк и представлен инверторами мощностью от 800 Вт до 1,2 кВт.

Существует несколько серий инверторов:

  • МАП SIN– инверторы с чистым синусом, ценовой диапазон составляет 22700-130500 руб.;
  • МАП HYBRID – синусоидальные инверторы с возможностью подкачки дополнительной энергии от аккумуляторов, стоимостью от 29700 до 166500 руб.;
  • МАП HYBRID 3 фазы – инверторы с трехфазной конфигурацией.

Все инверторы МАП “Энергия” оснащены мощным зарядным устройством, позволяющим осуществлять зарядку любых типов аккумуляторов.

Китайская компания GoodWE

Продукция которой представлена сетевыми инверторами различной мощности. Компания отличается от остальных тем, что вместе с инверторами предоставляет программу для расчета сетевой системы на солнечных батареях, которая учитывает ориентацию солнечных батарей по углу их наклона, сторонам света и пр.

Читайте также:
Как сделать ветряной генератор для дома своими руками?

Кроме того, установив сетевой солнечный инвертор GoodWE, потенциальный потребитель получает возможность наблюдать за его работой с помощью планшетного компьютера или смартфона. Для этого необходимо установить специальное приложение, построенное на операционной системе Android. Также китайский производитель приятно удивляет невысокой ценой на свою продукцию.

Так, широко применяемый в Крыму, трехфазный сетевой инвертор GW20K-DT мощностью 20 кВт стоит 4800 долларов США при установленной гарантии 5 лет. Предлагается также увеличение гарантийного срока до 10 лет, правда тогда его цена возрастает до 5500 долларов США.

Подключение инвертора к солнечной батарее

Подключая инвертор к солнечной батарее необходимо помнить, что провода для передачи постоянного тока должны быть как можно толще, а их длина – как можно короче.

Если солнечная батарея находится далеко от потребителей электроэнергии, то лучше наращивать длину проводов, по которым проходит переменный ток напряжением 220 Вольт, а инвертор расположить непосредственно у самой батареи. Длина проводов от солнечной батареи до инвертора не должна превышать 3 метров.

Особые требования предъявляются к подключению инверторов, с мощностью, превышающей 500 Вт. Провода должны подсоединяться очень жестко, обеспечивая надежный электрический контакт между проводами и клеммами устройства. В случае плохого контакта возможно искрение в зоне подсоединения проводов, что может стать причиной пожара.

При использовании автономных инверторов в системах бесперебойного питания необходимо установить в цепях постоянного тока автоматические предохранители.

Используя в солнечных энергоустановках инверторы, желательно учитывать и форму их выходного сигнала по переменному току.

Большинство бытовых приборов могут работать от переменного тока с формой выходного сигнала в виде модифицированного синуса. Однако, циркуляционные насосы, работающие в непрерывном режиме, импульсные блоки питания современных телевизоров и ноутбуков, а также автоматика газовых котлов, требуют наличия переменного тока с чистой синусоидой. В противном случае эти устройства выходят из строя.

Непредсказуемыми последствиями может закончиться использование инверторов с переменным током в виде квази-синусоиды в том случае, если к системе электропитания подключена дорогостоящая аудиоаппаратура и видеопроекционная техника.

Как выбрать инвертор для солнечных панелей

С каждым днем все больше развиваются альтернативные источники получения энергии. Их стали использовать не только в научных или промышленных целях, но и в домашних условиях. Наиболее популярными являются солнечные батареи. С их помощью можно получать переменный ток. Однако для их полноценной и правильной работы требуется инвертор. Это своего рода «сердце» системы солнечных батарей. Сегодня их на рынке представлено огромное многообразие, поэтому сначала нужно определиться с выбором.

Зачем нужен инвертор для солнечных батарей

Что такое инверторы? Инвертор – это специальное устройство полупроводникового типа, которое выступает чем-то средним между диэлектриками и проводниками. Более понятными словами: на солнечную батарею попадает солнечный свет и преобразовывается в электрический ток. Этот постоянный ток поступает в аккумуляторную систему и за счет работы инвертора перерабатывается в переменный, только с силой напряжения выше, то есть такой, каким мы привыкли пользоваться в наших домах, 220В.

Солнечные панели генерируют электроток с максимальным напряжением до 48 В. То есть отсутствие инвертора приведет к бессмысленному использованию солнечных батарей. Главная его цель – это получение переменного тока мощностью 220 В. Но при этом очень важно подобрать необходимое устройство с учетом характеристик, а именно выработки тока на пике активности солнечных радиаторов.

Виды инверторов

Различают несколько видов инверторов. Они отличаются между собой не только способом работы, но и набором технических характеристик. Только так можно обеспечить надлежащую работу солнечной электроэнергии.

Автономный

Этот тип инвертора предназначен для солнечной системы с панелями разной мощности. Основным преимуществом такого устройства является стабильность выработки электротока даже при низкой проводимости. Они также экономичнее по цене, чем другие инверторы, поэтому среди покупателей пользуются спросом. При приемлемой стоимости автономные инверторы отличаются скоростной работой и стабильностью даже при повышенной влажности. Их различают несколько видов в зависимости от формы преобразования тока:

С прямоугольным сигналом

Специалисты советуют выбирать такой тип инвертора для подачи тока к осветительным приборам. Но они не пользуются большой популярностью в связи с узким кругом применения, зато отличаются простотой использования и подключения.

Виды инверторов для солнечных батарей

С синусоидальным сигналом

Универсальный инвертор для солнечных батарей, который вырабатывает высокомощный ток, подходящий для розеток общего применения. Обеспечивает питанием даже мощные бытовые приборы с большим потреблением энергии. Помимо подачи электротока, защищает приборы от перенапряжения во время скачков, но относятся к высокому ценовому диапазону.

С псевдосинусоидальным сигналом

Это комбинированный вариант из двух вышеописанных. Инвертору свойственно вырабатывать ток как для освещения дома, так и для питания всех электроприборов, при этом осуществляется полный контроль перепадов напряжения. Из недостатков можно выделить наличие шумовых волн, которые станут помехой для работы с чувствительными приборами.

Сетевой

Сетевые инверторы называются еще синхронными. Такая разновидность идеально подходит для солнечных батарей в виде тарелки. Они преобразовывают поступившие диоды с низкочастотными модулями и создают вариации для использования переменного тока. На сетевые инверторы возложено не только получение тока с напряжением 220 В, но и устранение амплитудных перепадов, сохранение электроэнергии в аккумуляторе при низком уровне энергопотребления. То есть при неполадках в солнечной системе вся нагрузка ложится на сетевой преобразователь.

Читайте также:
Газовый генератор с автозапуском: разновидности, как выбрать

Многие покупатели делают выбор именно в пользу таких инверторов, так как они выполняют сразу несколько функций: преобразовывают ток, повышают мощность электросистемы, убирают проблему с перепадами тока и продолжают работу даже в случае потери сети. Если быть точнее, такие инверторы называются гибридными. При выработке излишней электроэнергии ее излишки направляются во внешние источники сети.

Многофункциональный

Многофункциональный солнечный преобразователь отличается надежностью, ну и соответственно высокой стоимостью. Он включает все лучшие качества первых двух инверторов, обладает большим количеством настроек и подходит для любых солнечных батарей. После его установки и подключения вы сможете обеспечить электроэнергией необходимые узлы питания, при этом сохранить бесперебойную работу во время изменения мощности подачи постоянного тока. На сегодняшний день это самый оптимальный вариант для устройства солнечной домашней станции.

Что нужно учитывать при выборе инвертора

При выборе инвертора следует учитывать множество значимых факторов и технических параметров, которые смогут полноценно обслуживать солнечную систему и обеспечивать бесперебойным питанием. Основными показателями для выбора являются:

  • КПД – коэффициент полезного действия;
  • номинальная мощность;
  • пиковая мощность;
  • потребляемая мощность;
  • масса устройства;
  • значение температурного диапазона.

Получаемое количество электроэнергии от батареи можно экономить, если выбрать преобразователь с КПД не менее 90%. При этом надо учитывать нагрузку при включении сразу нескольких электроприборов. Ведь мощность расходуется и на работу самого инвертора, около 1% его рабочей номинальной выработки. Специалисты советуют делать выбор инверторов в пользу тех, мощность которых превышает на 25% необходимую номинальную мощность, рассчитанную на основе потребления обязательных электроприборов в доме.

Особенно важным показателем инвертора является зависимость мощности устройства от выходного электропотока, а именно:

  • 12 В – до 600 Вт;
  • 24 В – от 600 до 1500 Вт;
  • 48 В – более 1500 Вт.

При расчете затрата энергии следует знать, что почти все виды техники обладают пусковой мощностью. При этом пусковая мощность, которая необходима для пуска и старта работы электроприбора, в 1,5 раза превышает номинальную, соответственно, нужно при расчетах оставлять небольшой зазор, который как раз и будет направляться на включение прибора. После нескольких секунд электрическое устройство будет работать в штатном режиме. Найти значение пусковой мощности можно в технической документации.

Последнее, на чем стоит акцентировать внимание, это то, что в зависимости от количества батарей понадобится определенное количество инверторов. Здесь все зависит от мощности солнечной батареи. Если ее мощность находится в пределах 5кВт, то достаточно будет одного инвертора. Соответственно, для двух и более батарей нужно будет покупать больше инверторов.

Рейтинг моделей инверторов

Ниже представлен рейтинг лучших моделей инверторов для преобразования постоянной солнечной энергии в переменную для бытовых целей. Перед покупкой внимательно ознакомьтесь с техническими характеристиками каждого с учетом вышеприведенных рекомендаций.

MAP HYBRID 243X3

Это трехфазное устройство, которое обладает следующим набором характеристик:

  • мощность 9 кВт;
  • суммарная рекомендуемая мощность 100 В;
  • пиковое значение 15 кВт;
  • частота 50 Гц;
  • температура минус 25 – плюс 50;
  • размер 630х370х510мм;
  • масса 61,5 кг.

Это тип гибридных инверторов, который работает в автономном режиме как с солнечными станциями, так и бытовой сетью. MAP HYBRID характеризуется высоким значением КПД. В случае отказа одной из фаз прибор продолжает работать, а функция генерации перекладывается на АКБ, при этом работа солнечной батареи никак не изменяется, а на выходе вы все равно получаете максимум – 380 В.

MAP HYBRID 2445X3

Принцип работы этого инвертора не отличается от предыдущего, здесь так же есть возможность аккумулировать энергию в АКБ и использовать ее в случае прекращения работы как одной из фаз, так и всех трех. Отличие устройства заключается в технических характеристиках:

  • общая мощность 24В;
  • мощность наибольшая 13,5кВт;
  • мощность пиковая 21 кВт;
  • мощность номинальная 8 кВт;
  • частота 50 Гц;
  • рекомендуемая емкость батареи min -1200 и 600 А/ч;
  • диапазон температур -25…+50;
  • размер 630×370×501мм;
  • вес 74,7 кг.

MAP HYBRID 246X3

Данная модель идеально подходит как для батареи, так и для бытовой сети. Имеет следующие показатели:

  • наибольшая мощность 18 кВт;
  • пиковая мощность 27 кВт;
  • номинальная мощность 12 кВт;
  • размеры 720/370/510 мм;
  • вес 94,8 кг.

На выходе вы также будете получать максимальное значение напряжения сети – 380 В. В случае отказа работы или исчезновения тока в одной из фаз, на подстраховку подключается АКБ. Частота передачи полностью подстраивается под существующую в сети. После достижения пиковой мощности работа будет продолжаться еще 5 секунд.

Гибридный солнечный инвертор

4 MAP HYBRID 249X3

Несмотря на то, что этот трехфазный инвертор уступает предыдущему, отдельные его значения находятся на порядок выше, но это в первую очередь связано с его увеличенным весом. По остальным своим функциональным характеристикам он полностью идентичен, так же выдает до 380В и может работать без перебоев даже в случае отключения одной из фаз.

  • пиковая мощность 27кВт;
  • наибольшая мощность 27 кВт;
  • номинальная мощность 18 кВт;
  • размер 720/410/560 мм;
  • вес 122,1 килограмм.

5 MAP HYBRID 4845X3

Занимает почетное пятое место и отличается небольшим весом, несмотря на достаточно хорошие качественные и технические характеристики. Что особенно важно, работает с максимальным показателем КПД до 95%.

  • пиковая мощность 21 кВт;
  • номинальная мощность 9 кВт;
  • наивысшая мощность 13,5 кВт;
  • рабочая температура -25…+50;
  • размер 630х370х510 миллиметра;
  • вес 59,3 килограмма.
Читайте также:
Подключение газа к частному дому: правила, льготы, стоимость

Инвертор преобразовывает напряжение с одной фазы в трехфазное. Отлично работает с солнечной станцией и переменным током с напряжением в 220В. Также обладает способностью генерировать энергию в АКБ и использовать ее при отключении батареи. Данный инвертор можно использовать в любых целях как для обеспечения освещения независимо от территории и количества осветительных приборов, так и для работы электроприборов.

Оптимальные лопасти для ветрогенератора: вид, форма, материалы и инструкция по изготовлению своими руками

Обновлено: 26 ноября 2021

  • Как работает простой ветрогенератор?
  • Какая форма лопасти является оптимальной?
  • Выбор вида
  • Расчет лопастей
  • Материал для изготовления
    • Трубы ПВХ
    • Алюминий
    • Стекловолокно
    • Древесина
  • Создание лопастей поэтапно
  • Рекомендуемые товары

Существующие цены на ветрогенераторы и окупаемость не соответствуют возможностям большинства владельцев загородных домов, дачных участков. Жителям отдаленных районов, где сетевой электроэнергии до сих пор никогда не было, приобрести подобное оборудование еще сложнее, поскольку они лишены информации о нем и не могут получить достаточно подробные сведения о качестве, характеристиках и прочих параметрах оборудования для использования энергии ветра.

Приходится изготавливать ветровые устройства самостоятельно, опираясь на экспериментальные результаты или отрывочные сведения, почерпнутые из разных источников. Рассмотрим важный вопрос, возникающий при создании ветряка — устройство лопастей.

Как работает простой ветрогенератор?

Существует два типа ветрогенераторов:

  • горизонтальные
  • вертикальные

Разница состоит в расположении оси вращения. Наиболее производительными считаются горизонтальные конструкции, напоминающие своими формами самолет с пропеллером. Винт — это крыльчатка ветряка, хвост — устройство наведения на поток ветра, автоматически разворачивающее ось по направлению движения воздуха.

При воздействии ветра на крыльчатку возникает вращающий момент, передающийся на ось генератора. В его обмотках возбуждается электроток, который заряжает аккумуляторные батареи. Они, в свою очередь, отдают заряд на инвертор, изменяющий параметры тока и выдающий на потребляющие приборы стандартное напряжение 220 В 50 Гц.

Существуют более простые комплексы, где с генератора запитываются сразу потребители, но такая система никак не защищена от скачков или пропадания напряжения. Вариант используется только для освещения или привода насосов, качающих воду.

Какая форма лопасти является оптимальной?

Основной элемент горизонтального ветряка — крыльчатка. Она больше всего напоминает пропеллер, хотя выполняет абсолютно противоположные функции. Лопасти принимают на себя энергию воздушного потока, перерабатывая ее во вращательное движение. От их конфигурации напрямую зависит эффективность работы крыльчатки и всего комплекта в целом.

Горизонтальные устройства имеют крыльчатки, снабженные большим количеством лопастей. Обычно их больше 3. В этом вопросе существует зависимость числа лопастей от производительности. Дело в том, что с возрастанием числа принимающих плоскостей падает мощность крыльчатки, а с убыванием — чувствительность. Поэтому выбирают «золотую середину», принимая среднее число лопастей.

Важно! Большое число лопастей увеличивает фронтальную нагрузку на устройство, создавая опрокидывающее усилие на основании мачты и сильное осевое давление на крыльчатку, разрушающее подшипники генератора.

На практике создано большое количество разных устройств, имеющих форму крыльчатки от простых секторов окружности, немного развернутых по радиусной оси, до сложных вариантов с тщательно просчитанной аэродинамикой, испытанных в разных условиях. Результаты испытаний показали, что оптимальной формой является модель, приближенная к пропеллеру. Такая лопасть несколько расширяется от центра (обтекателя) крыльчатки и плавно сужается к концу.

Преимуществом этого вида является равномерное распределение нагрузок на опорный подшипник, поверхность лопасти и всю систему ветряка в целом. Поток ветра воздействует на все участки с одинаковой силой, но, если расширить лопасть к концу, то получится достаточно длинный рычаг, перегружающий подшипник и выламывающий лопасти. Отсюда возникла такая форма, с небольшими изменениями используемая практически на всех ветряках.

Выбор вида

Вариантов или видов лопастей для горизонтальных ветряков существует немного. Причина этого кроется в самой конструкции крыльчатки — создавать сложные формы или конфигурации там попросту негде. Тем не менее, разработки наиболее удачного варианта ведутся постоянно, на сегодня можно выделить несколько видов:

  • твердолопастные крыльчатки
  • парусные

Твердые лопасти изготавливаются из различных материалов сразу в определенной форме, парусные имеют совершенно другую конструкцию. Основой является рамка, на которую натягивается плотное полотно таким образом, чтобы одна из сторон была не прикреплена к рамке. Получается лопасть треугольной формы с одной стороной (от центра к одной из вершин), не закрепленной к основе.

Поток ветра создает давление на парус и придает ему оптимальную форму для схода с плоскости, в результате чего колесо начинает вращаться. Вариант имеет преимущество в массе и весе колеса, но нуждается в постоянном наблюдении за состоянием ткани и крыльчатки в целом.

Для самостоятельного изготовления обычно используют подручные материалы. Учитывая сложный профиль лопастей, хорошим вариантом становится использование листового металла или пластиковых труб.

Расчет лопастей

На практике мало кто вычисляет параметры лопастей, поскольку для этого надо обладать специальной подготовкой и располагать данными. Большинство значений, нужных для расчетов, необходимо сначала отыскать, некоторые из них и вовсе будут известны только после запуска ветряка. Кроме того, для большинства видов до сих пор нет математической модели вращения, что делает расчеты бесполезными.

Чаще всего производится подбор диаметра крыльчатки по требующейся мощности, выполняемый по таблице:

Как вариант, можно использовать онлайн-калькулятор, позволяющий получить готовый результат за секунды, надо только подставить в окошечки программы собственные данные.

Необходимо учитывать, что расчеты такого устройства, как крыльчатка, не будут иметь достаточной точности из-за большого количества тонких эффектов и неизвестных величин, поэтому, чаще всего, прибегают к экспериментальному подбору формы и размера.

Читайте также:
Что такое двухвалентный резервуар в солнечной установке?

Материал для изготовления

Прежде, чем начать работы по созданию крыльчатки, надо определиться с материалом. Выбор производится из того, что имеется в наличии, или из материалов, более знакомых пользователю и доступных для обработки. Требования к материалу для изготовления лопастей:

  • прочность
  • малый вес
  • легкость обработки
  • возможность придания нужной формы или наличие ее у заготовки
  • доступность

Из всех возможных вариантов опытным путем были выделены несколько наиболее удачных. Рассмотрим их подробнее.

Трубы ПВХ

Использование канализационных труб ПВХ большого диаметра позволяет быстро и недорого получить вполне качественные лопасти. Пластик не боится воздействия влаги, легко обрабатывается. Самым ценным качеством является наличие у заготовки формы ровного желоба, остается лишь правильно отрезать все лишнее.

Простота изготовления и дешевизна материала в сочетании с эксплуатационными качествами пластика сделали трубы ПВХ самым ходовым материалом при изготовлении самодельных ветряков. К недостаткам материала можно отнести его хрупкость при низких температурах.

Алюминий

Лопасти из алюминия долговечны, прочны и не боятся никаких внешних воздействий. При этом, они тяжелее, чем пластиковые и требуют тщательной балансировки колеса. Кроме того, работа с металлом, даже таким податливым, как алюминий, требует наличия навыков и подходящего инструмента.

Затрудняет работу и форма материала — чаще всего используется листовой алюминий, поэтому мало изготовить лопасти, надо придать им соответствующий профиль, для чего придется сделать специальный шаблон. Как вариант, можно сначала изогнуть лист по оправке, затем приступить к разметке и резке деталей. В целом, материал более устойчив к нагрузкам, не боится температурных или погодных воздействий.

Стекловолокно

Такой выбор — для специалистов. Работа со стекловолокном сложна, требует навыков и знания множества тонкостей. Порядок создания лопасти включает в себя несколько операций:

  • изготовление деревянного шаблона, покрытие его поверхности воском, мастикой или иным материалом, отталкивающим клей
  • изготовление одной половины лопасти. На поверхность шаблона наносится слой эпоксидки, на который тут же укладывается стеклоткань. Затем снова наносится эпоксидка (не дожидаясь засыхания предыдущего слоя) и опять стеклоткань. Таким образом создается одна половина лопасти нужной толщины
  • подобным образом изготавливается вторая половина лопасти
  • после застывания клея половинки соединяются при помощи эпоксидки. Стыки зашлифовываются, в торец вставляется втулка для присоединения к ступице

Технология сложна, требует времени и умения работать с материалами. Кроме того, эпоксидная смола имеет неприятное свойство закипать в больших объемах, что создает постоянную угрозу испортить всю работу. Поэтому выбирать стеклоткань следует только опытным и подготовленным пользователям.

Древесина

Работа с деревом достаточно хорошо знакома для большинства пользователей, но создание лопастей — задача достаточно сложная. Мало того, что форма изделия сама по себе непроста, так еще и потребуется изготовить несколько одинаковых неотличимых друг от друга образцов.

Решение такой задачи по плечу далеко не всем. Кроме того, готовые изделия надо качественно защитить от воздействия влаги, пропитать олифой или маслом, покрасить и т.д.

Древесина обладает массой отрицательных качеств — она склонна к короблению, растрескиванию, гниению. Впитывает и легко отдает влагу, что изменяет массу и баланс крыльчатки. Все эти свойства делают материал не лучшим вариантом выбора для домашнего мастера, поскольку лишние осложнения никому не нужны.

Создание лопастей поэтапно

Рассмотрим наиболее распространенный вариант изготовления лопастей. В качестве материала используется труба ПВХ диаметром порядка 110-160 мм:

  • отрезаются куски трубы по длине лопастей
  • вдоль отрезка наносится линия, от которой в обе стороны отмеряются 22 мм. Получится 44 мм — ширина одной лопасти
  • с противоположного торца делается то же самое
  • крайние точки с одной стороны центральной линии соединяются по прямой. Со второй стороны наносится рисунок формы лопасти
  • вырезается лопасть, свободный конец аккуратно закругляется, кромки обрабатываются наждачной бумагой или напильником
  • лопасти присоединяются к ступице

Форма лопастей имеет следующее строение:

  • торцевые части одинаковы по ширине — 44 мм
  • посередине ширина лопасти составляет 55 мм
  • на расстоянии 0,15 длины ширина лопасти составляет 88 мм

Полученные точки соединяются прямой линией, затем оформляются более плавными переходами, руководствуясь полученными очертаниями. Изготавливается шаблон, по которому вырезаются все лопасти, имеющие одинаковую форму. Для присоединения к ступице необходимо просверлить пару отверстий под винты (шурупы).

Они должны на всех лопастях находиться в одинаковых точках, чтобы не нарушался баланс крыльчатки. Готовое колесо требуется тщательно отбалансировать, установив его на ось и, свободно вращая, отыскать участок с нарушениями баланса. В этом месте следует понемногу стачивать лопасть до момента полного уравновешивания крыльчатки.

Лопасти для ветряка на 3D-принтере (создание ветрогенератора, часть 1)

Уже 15 лет, как мечта построить ветрогенератор оставалась нереализованной. Казалось бы, давно канули в лету попытки электрифицировать дачу с помощью бочки и генератора от жигулей, хотя нет, до сих пор людям не дает покоя публикация в “Юном технике” 80-х ;-)

Но современные технологии вдохнули новую жизнь в старую идею. И подход будет куда более научным.

Для начала, я построил ультразвуковой анемометр с вычислением энергии ветра. Полевые испытания не за горами.

Теперь следует определиться с типом ротора – горизонтальный или вертикальный- это скорее вопрос религии и тема для холиваров.

Читайте также:
Солнечные коллекторы для отопления дома: виды и характеристики

Поэтому безо всяких обьяснений скажу- я выбрал ротор Дарье с вертикальной осью, вот такой:

Но конструкция на фото имеет мощность 5 килоВатт и размеры лопастей уж никак не вмещающиеся в область печати Прюши – 200×200х200мм.

А мне этого и не надо, поскольку можно использовать концепцию гирлянды ветряков:

Тогда задача сводится к выбору размера “базовой ячейки” и доводке ее энергоэффективности. Это кстати избавит от траты “всех денег” в случае фэйла – изготовление ротора с ометаемой площадью 1 квадратный метр по карману даже студенту.

Кстати, мощность, снимаемая с одной ячейки должна получиться от 100Вт(при скорости ветра 8м/с), что может стать хорошим решением для рыбаков/туристов/охотников.

Но вернемся к нашим баранамветрякам – нужно создать 3D-модель профиля NACA-0021/0012, используемого в роторах Дарье с 50-х годов прошлого века.

Найти уже готовый чертеж данных профилей в формате SVG не составляет труда:

Но он же плоский, как сделать его обьемным?

Элементарно! Для этого подойдет даже простейший инструмент для 3D-моделирования. Я воспользовался онлайн-ресурсом tinkercad.com, импортировал туда чертеж, и получил рыбу-вомера 8-0

Но ведь мы помним соотношение хорды(длины) к толщине – выставив его получаем искомую картину.

Теперь остается выставить требуемую высоту, отверстия под резьбовые шпильки(на них я буду собирать экпериментальную версию) и гнезда под гайки:

Все, остается экспортировать готовую модель в STL-формате и нарезать любимым слайсером (у меня- CURA)

Теперь последуют эксперименты с разной длинной хорды относительно диаметра ротора(обычно 10-18%), числом лопастей (2/3/4) и их относительной толщиной. Напомню, у меня диаметр ротора будет 1м, начну с коротких(хорда-10см) и “толстых”(21%) лопастей, 2 шт.

Для начала критерием эффективности послужит количество оборотов ротора без нагрузки, ибо “индекс скорости”/быстроходность является косвенным критерием КПД/КИЭВ.

Просто как правило, Коэффициент Использования Энергии Ветра прямо пропорционален быстроходности (скорость лопасти относительно ветра – от 3х для Дарье), что в переводе на круговое движение дает RPM.

Но не все так просто – больше всего вопросов вызывает сам генератор и редуктор.

Для метровой турбины просится зубчатая ременная передача с натяжителем (передаточные числа до х10), но об этом в следующей публикации.

А пока что 3D-принтер днями и ночами не остужая экструдера печатает 166-мм участки лопастей для грядущей энергонезависимости ульев ;-)

Да-да, я не забросил эту тему (у меня уже 2 улья с живыми пчелами и свой мед), просто некоторое время вел ее на отдельном сайте.

До скорой встречи на страницах Хабра, электропчеловод Андрей

Лопасти для ветрогенератора своими руками

Функционирующий ветрогенератор включает в себя генератор, контроллер, мачты, хвостовик, инвертор и аккумуляторную батарею.

  • Как рассчитать лопасти? ↓
  • Необходимые материалы и инструменты ↓
  • Вертикальный и горизонтальный ветрогенератор ↓
  • Выбор вида лопастей ↓
  • Подбор материала ↓
  • Из трубы ПВХ ↓
  • Из алюминия ↓
  • Из стекловолокна ↓
  • Балансировка ветряного колеса ↓
  • Техническое обслуживание ↓

Традиционно, ветровой механизм наделен тремя лопастями, зафиксированными на роторе. Когда ротор крутится, возникает трехфазный переменный ток, поступающий на контроллер, затем ток перерождается в стабильное напряжение и идет на аккумуляторную батарею.

Протекая через аккумуляторы, ток подпитывает их и эксплуатирует в качестве проводников электричества.

В дальнейшем, ток приходит на инвертор, достигает требуемых величин: переменный однофазный ток 220 В, 50 Гц. При скромном расходовании выработанного электричества предостаточного для пользования светом и электрическими приборами, нехватка тока компенсируется благодаря аккумуляторам.

Как рассчитать лопасти?

Вычислить диаметр ветряка для определенной мощности можно следующим образом:

  1. Окружность пропеллера ветрогенератора с определенной мощностью, малыми оборотами и силой ветра, при которых происходит подача нужного напряжения, числом лопастей внести в квадрат.
  2. Высчитать площадь данного квадрата.
  3. Разделить площадь получившегося квадрата на мощность конструкции в ватах.
  4. Перемножить результат с требуемой мощностью в ватах.
  5. Под этот результат нужно подбирать площадь квадрата, варьируя размеры квадрата до тех пор, пока размер квадрата не достигнет четырех.
  6. В этот квадрат вписать окружность пропеллера ветрогенератора.

После этого нетрудно будет узнать другие показатели, например, диаметр.

Таким же способом можно рассчитать размеры лопастей.

Шаблон лопасти из ПВХ трубы 160 мм в диаметре:

Шаблон лопасти из алюминия:

Можно попробовать самостоятельно определить показатели лопастей ветряного устройства.

Быстроходность ветряного колеса являет собой соотношение круговой скорости края лопасти и скорости ветра, ее можно вычислить по формуле:

На мощность ветряного двигателя оказывают влияние диаметр колеса, форма лопастей, расположение их относительно потока воздуха, скорости ветра.

Ее можно найти по формуле:

При использовании лопастей обтекаемой формы коэффициент использования ветра не выше 0,5. При слабо обтекаемых лопастях – 0,3.

Необходимые материалы и инструменты

Потребуются следующие материалы:

  • дерево либо фанера;
  • алюминий;
  • стекловолокно в листах;
  • трубы и комплектующие из ПВХ;
  • материалы, имеющиеся дома в гараже либо подсобных помещениях;

Необходимо запастись следующими инструментами:

  • маркер, можно использовать карандаш для черчения;
  • ножницы для резки металла;
  • лобзик;
  • ножовка;
  • бумага наждачная;

Вертикальный и горизонтальный ветрогенератор

Можно классифицировать по роторам:

  • ортогональный;
  • дарье;
  • савониуса;
  • геликойдный;
  • многолопастной с направляющим аппаратом;

Вертикальные ветрогенераторы хороши тем, что нет нужды направлять их относительно ветра, они функционируют при любом направлении ветра. Из-за этого их не нужно оснащать приборами, улавливающими направление ветра.

Эти конструкции допустимо располагать на земле, они просты. Изготовить своими руками такую конструкцию значительно проще, нежели горизонтальную.

Читайте также:
Труба для газовой колонки в квартире: диаметр, особенности

Горизонтальные ветрогенераторы имеют ряд достоинств по сравнению с вертикальными. Они делятся на одно-, двух-, трех- и многолопастные.

Однолопастные конструкции самые скоростные, они крутятся в два раза быстрее трехлопастных при одинаковой силе ветра. КПД этих ветрогенераторов существенно выше, чем вертикальных.

Существенным недостатком горизонтально-осевой конструкций считается зависимость ротора от направления ветра, из-за чего на ветрогенератор необходимо устанавливать дополнительные приборы, улавливающие направление ветра.

Выбор вида лопастей

Лопасти преимущественно могут быть двух видов:

  • парусного типа;
  • крыльчатого профиля;

Можно соорудить плоские лопасти по типу «крыльев» ветряной мельницы, то есть, парусного типа. Выполнить их проще всего из самого разнообразного материала: фанеры, пластика, алюминия.

Этот метод имеет свои минусы. При кручении ветряка с лопастями, выполненными по принципу паруса, не участвуют аэродинамические силы, кручение обеспечивает лишь мощность давления ветрового потока.

Производительность этого прибора минимальна, в энергию трансформируется не более 10% силы потока ветра. При незначительном ветре колесо будет пребывать в статичном положении, а тем более не станет производить энергию для употребления в быту.

Подбор материала

Лопасти для ветряного устройства можно выполнить из любого более или менее подходящего материала, например:

Из трубы ПВХ

Соорудить лопасти из этого материала, наверное, проще всего. Трубы ПВХ можно найти в каждом строительном магазине. Выбирать трубы следует те, которые разработаны для канализации с напором либо газопровода. В противном случае поток воздуха при сильном ветре может искорежить лопасти и повредить их о мачту генератора.

Лопасти ветрогенератора претерпевают серьезные нагрузки от центробежной силы, причем, чем длиннее лопасти, тем сильнее нагрузки.

Край лопасти двухлопастного колеса домашнего ветрогенератора вращается со скоростью сотни метров в секунду, такова скорость вылетающей из пистолета пули. Такая скорость может привести к разрыву труб ПВХ. Особенно опасно это тем, что разлетающиеся осколки труб могут убить либо серьезно ранить людей.

Выйти из положения можно укоротив по максимуму лопасти и увеличив их число. Многолопастное ветряное колесо легче балансировать, оно меньше шумит. Немаловажное значение имеет толщина стенок труб. К примеру, для ветряного колеса с шестью лопастями из ПВХ трубы, составляющего в диаметре два метра, их толщина не должна быть менее 4 миллиметров. Для расчета конструкции лопастей домашнему умельцу можно воспользоваться готовыми таблицами и шаблонами.

Шаблон следует смастерить из бумаги, приложить к трубе и обвести. Это следует сделать столько раз, сколько лопастей будет у ветрогенератора. При помощи лобзика трубу необходимо рассечь по меткам – лопасти практически готовы. Края труб шлифуются, углы и концы закругляются для того, чтобы ветряк выглядел симпатично и поменьше шумел.

Из стали следует смастерить диск с шестью полосами, который будет играть роль конструкции, объединяющей лопасти и фиксирующей колесо к турбине.

Габариты и форма соединительной конструкции должны соответствовать типу генератора и постоянного тока, который будет задействован в ветряной электростанции. Сталь необходимо выбрать такой толщины, чтобы она не деформировалась под ударами ветра.

Из алюминия

По сравнению с лопастями из ПВХ труб алюминиевые более выносливы и на изгиб, и на разрыв. Недостаток их заключается в большом весе, что требует принятия мер к обеспечению устойчивости всего сооружения в целом. Кроме того, следует максимально тщательно балансировать колесо.

Рассмотрим особенности исполнения лопастей из алюминия для шестилопастного ветряного колеса.

По шаблону следует выполнить лекало из фанеры. Уже по лекалу из листа алюминия высечь заготовки лопастей в количестве шести штук. Будущая лопасть прокатывается в желоб глубиной в 10 миллиметров, при этом ось прокрутки должна образовать с долевой осью заготовки угол в 10 градусов. Эти манипуляции наделят лопасти приемлемыми аэродинамическими параметрами. К внутренней стороне лопасти крепится втулка с резьбой.

Соединительный механизм ветряного колеса с лопастями из алюминия в отличие от колеса с лопастями из труб ПВХ имеет на диске не полоски, а шпильки, представляющие собой куски стального прута с резьбой, подходящей к резьбе втулок.

Из стекловолокна

Лопасти из собранной из стекловолокна специфической стеклоткани являются наиболее безупречными, учитывая их аэродинамические параметры, прочность, вес. Соорудить эти лопасти трудней всего, поскольку нужно уметь обрабатывать дерево и стеклоткань.

Мы рассмотрим выполнение лопастей из стекловолокна для колеса диаметром два метра.

Наиболее скрупулезно следует подойти к выполнению матрицы из дерева. Она вытачивается из брусьев по готовому шаблону и служит моделью лопасти. Закончив трудиться над матрицей, можно начинать мастерить лопасти, которые будут состоять из двух частей.

Матрицу для начала надо обработать воском, одну из ее сторон покрыть эпоксидной смолой, на ней расстелить стеклоткань. На нее снова нанести эпоксидную смолу, и снова слой стеклоткани. Количество слоев может быть три или четыре.

Затем нужно прямо на матрице получившуюся слойку держать около суток до полного высыхания. Вот и готова одна часть лопасти. С другой стороны матрицы выполняется та же последовательность действий.

Готовые части лопастей следует соединить при помощи эпоксидной смолы. Внутрь можно поместить деревянную пробку, зафиксировать ее клеем, это позволит закрепить лопасти к ступице колеса. В пробку следует внедрить втулку с резьбой. Соединительный узел станет ступицей так же как и в предыдущих примерах.

Балансировка ветряного колеса

Когда лопасти будут выполнены, нужно укомплектовать ветряное колесо и произвести его балансировку. Делать это следует в закрытом строении большой площади при условии полного безветрия, поскольку колебания колеса на ветру способны исказить результаты балансировки.

Читайте также:
Лопасти для ветрогенератора: изготовление своими руками

Балансировку колеса необходимо выполнять так:

  1. Укрепить колесо на такой высоте, чтобы оно могло беспрепятственно двигаться. Плоскость соединительного механизма должна быть идеально параллельна вертикальному подвесу.
  2. Добиться полной статичности колеса и отпустить. Оно не должно шевелиться. Затем прокрутить колесо на угол, равный отношению 360/число лопастей, остановить, отпустить, снова прокрутить, так наблюдать некоторое время.
  3. Испытания следует проводить до полного прокручивания колеса вокруг своей оси. Когда отпущенное либо остановленное колесо продолжает качаться, его часть, тяготеющая книзу излишне тяжела. Необходимо конец одной из лопастей подточить.

Техническое обслуживание

Для длительного безаварийного функционирования ветрогенератора следует проводить такие мероприятия:

  1. Через десять или четырнадцать дней от начала работы, ветряной двигатель следует обследовать, особенно крепления. Делать это лучше всего в безветренную погоду.
  2. Два раза в год промазывать подшипники поворотного механизма и генератора.
  3. При подозрениях на нарушение балансировки колеса, которое может выражаться в вибрации лопастей при кручении по ветру, необходимо выполнить балансировку.
  4. Ежегодно осматривать щетки токоприемника.
  5. По мере необходимости, покрывать красящими составами металлические части ветрогенератора.

Сделать лопасти для ветряного двигателя вполне по силам домашнему умельцу, нужно только все просчитать, продумать, и тогда дома появится реальная альтернатива электросетям. При выборе мощности самодельного устройства, нужно обязательно помнить, что его максимальная мощность не должна превышать 1000 или 1500 Ватт. Если этой мощности не хватает, стоит подумать о покупке промышленного агрегата.

Как сделать лопасти для ветрогенератора?

Грамотно рассчитанные лопасти для ветрогенератора определяют технические параметры устройства, расширяют возможности монтажа на выбранной локации, влияют на геометрические параметры. Ветровой генератор представляет собой особую категорию оборудования, используемую для выработки электричества в результате трансформации кинетической энергии ветра.

Устройство и принцип работы ветрогенератора

Такие технические решения востребованы в регионах, где преобладает ветреная погода, они функционируют, используя воздушный поток, в итоге образуется электрический ток. Устройства работают благодаря присутствию в конструкции лопастей, они вращаются и запускают генератор. Последний превращает кинетическую энергию ветра в электричество, ток подается к потребляющему его оборудованию и аккумуляторным блокам.

Ветряки промышленного производства и изготовленные дома своими руками могут быть использованы как в качестве ключевого, так и вспомогательного источника напряжения. В частности, непрерывно функционирующие генераторы обслуживают осветительную систему дома, отвечают за нагревание воды вне зависимости от основной электроцепи.

Если объект не соединен с централизованной электрической сетью, мощности ветряка может быть достаточно для поддержания отопительной системы, всех бытовых приборов, лампочек. Следует учитывать, что в зимние месяцы для обслуживания отопления производительность установки должна быть выше 10 кВт, в этом случае мощности будет хватать и для бытовой техники. Ветряные электростанции эксплуатируются в тандеме со стабилизаторами.

Виды ветрогенераторов

Они классифицируются по особенностям технического исполнения, что сказывается на функционале и возможностях.

Вертикальные

В зависимости от того, какой тип ротора и лопастей используется, вертикальные ветрогенераторы могут быть ортогональными, подвида савониуса, многолопастными (здесь присутствует направляющий механизм), дарье, геликойдными. Главным преимуществом устройств является тот факт, что их не нужно корректировать относительно ветра, они хорошо работают при любом его направлении. Поэтому они не оснащаются устройствами, улавливающими воздушные потоки.

Благодаря простоте агрегаты можно размещать на земле, по сравнению с горизонтальными вариантами, изготовить своими руками лопасти для такого ветрогенератора будет гораздо проще. Минусом является невысокая производительность вертикальных моделей, сфера применения ограничена из-за их недостаточного КПД.

Горизонтальные

Здесь варьируется количество лопастей. Самую высокую скорость проявляют однолопастные экземпляры, если сравнивать с трехлопастными, при идентичной силе ветра они крутятся примерно в 2 раза быстрее. КПД горизонтальных моделей существенно превышает производительность вертикальных.

Ветрогенераторы с горизонтальной осью

Горизонтально-осевая ориентация имеет уязвимость – ее работоспособность привязана к направлению ветра, поэтому устройство оснащается дополнительными механизмами, улавливающими движение воздушных потоков.

Варианты форм лопастей

При изготовлении лопастей для ветрогенератора нужно учитывать, что эффективность ветряка будет зависеть от следующих их характеристик:

  • веса,
  • формы,
  • количества,
  • размеров,
  • базового материала.

Данные параметры очень важны, если хочется сделать лопасти своими руками. Ошибочно полагать, что для увеличения количества перерабатываемой ветровой энергии достаточно увеличить число крыльев на винте. Здесь, напротив, наблюдается снижение эффективности механизма, так как каждый отдельный сегмент при движении вынужден преодолевать неизбежное сопротивление воздуха. Поэтому для выполнения одного оборота винтом с большим количеством лопастей необходимо увеличение силы ветра.

Нельзя забывать, что избыток широких крыльев нередко вызывает формирование перед винтом своеобразной «воздушной шапки» – это явление, когда воздушный поток огибает ветряк, хотя должен проходить сквозь него. Форма элементов обладает существенным значением, так как определяет скорость перемещения винта. Если в результате неправильного расчета лопастей ветрогенератора возникает плохое обтекание, появляются вихри, способные затормозить колесо.

Однолопастные устройства зарекомендовали себя как самые продуктивные, но их довольно сложно самостоятельно сконструировать и сбалансировать. При высоком КПД конструкция отличается крайней ненадежностью, поэтому для тех, кто собирает устройство своими руками, будет удобна трехлопастная модель.

В домашних условиях принято выполнять лопасти крыльчатого или парусного типа. Последние выглядят как простые широкие полосы по аналогии с ветряной мельницей. Они малоэффективны, КПД варьируется в пределах 10-12%.

Крыльчатые лопасти функционируют по принципам аэродинамики, благодаря которым осуществляется перемещение самолетов. Подобный винт вращается быстрее, его легче привести в движение. Благодаря обтеканию воздухом уменьшается сопротивление. С одного края изделие имеет характерное утолщение, напротив наблюдается пологий спуск. Здесь КПД составляет 30-35%.

Читайте также:
Как работает тепловой насос воздух вода для отопления дома?

Материалы для изготовления лопастей

Решая, как сделать лопасти для ветрогенератора, обращаются к легким металлам, стеклоткани, пластику, древесине. При выборе решения опираются, прежде всего, на то, сколько личного времени и трудозатрат готовы выделить на сборку ветряка. Общими критериями для выбора материала являются прочность, легкость обработки, доступность, малый собственный вес, возможность придания требуемой формы.

Принципы изготовления лопастей для ветрогенератора своими руками

Зачастую главной сложностью становится определение оптимальных размеров, так как от длины и формы лопастей ветрогенератора зависит его производительность.

Материалы и инструменты

В основу закладываются следующие материалы:

  • фанера либо древесина в другой форме;
  • стекловолоконные листы;
  • алюминиевый прокат;
  • ПВХ-трубы, комплектующие для пластиковых трубопроводов.

Лопасти для ветрогенератора своими руками

Выбирают один вид из того, что есть в наличии в виде остатков после ремонта, к примеру. Для их последующей обработки понадобятся маркер либо карандаш для черчения, лобзик, наждачная бумага, ножницы по металлу, ножовка.

Чертежи и расчеты

Если идет о маломощных генераторах, производительность которых не превышает отметки в 50 ватт, для них изготавливают винт по приведенной ниже таблице, именно он способен обеспечить высокие обороты.

Далее рассчитан низкооборотный трехлопастной винт, имеющий высокий стартовый показатель страгивания. Эта деталь будет полноценно обслуживать высокооборотистые генераторы, производительность которых достигает 100 ватт. Винт функционирует в тандеме с шаговыми моторами, низковольтными маломощными двигателями, автомобильными генераторами со слабыми магнитами.

С точки зрения аэродинамики чертеж винта должен выглядеть следующим образом:

Изготовление из пластиковых труб

Канализационные ПВХ-трубы считаются самым удобным материалом, при конечном диаметре винта до 2 м подойдут заготовки с диаметром до 160 мм. Материал привлекает простотой обработки, доступной стоимостью, повсеместной распространенностью и изобилием уже проработанных чертежей, схем. Важно выбрать качественный пластик, чтобы предотвратить растрескивание лопастей.

Наиболее удобна продукция, представляющая собой ровный желоб, ее нужно лишь подрезать в соответствии с чертежом. Ресурс не боится воздействия влаги и нетребователен в уходе, но может стать хрупким при минусовых температурах.

Выполнение лопастей из алюминиевых заготовок

Такие винты характеризуются долговечностью и надежностью, они устойчивы к внешним воздействиям и весьма прочны. Но нужно учитывать, что они получаются в итоге более тяжелыми, если сравнивать с пластиковыми, колесо в этом случае подвергается скрупулезной балансировке. Несмотря на то, что алюминий считается довольно податливым, работа с металлом подразумевает наличие удобных инструментов и минимальных навыков обращения с ними.

Форма подачи материала может затруднить процесс, так как распространенный листовой алюминий превращается в лопасти только после придания заготовкам характерного профиля, с этой целью предварительно нужно создать специальный шаблон. Многие начинающие конструкторы сначала изгибают металл по оправке, после чего переходят к разметке и вырезанию заготовок.

Лопасти из алюминиевых заготовок

Алюминиевые лопасти проявляют высокую устойчивость к нагрузкам, не реагируют на атмосферные явления и температурные перепады.

Винт из стекловолокна

Его предпочитают специалисты, так как материал капризен и сложен в обработке. Последовательность действий:

  • вырезают деревянный шаблон, натирают его мастикой или воском – покрытие должно отталкивать клей;
  • сначала выполняют одну половинку заготовки – шаблон намазывают слоем эпоксидки, сверху укладывают стеклоткань. Процедуру оперативно повторяют, пока первый слой не успел высохнуть. Таким образом заготовка получает требуемую толщину;
  • аналогичным способом выполняют вторую половинку;
  • когда клей застынет, обе половинки можно будет соединить эпоксидкой с тщательной шлифовкой стыков.

Торец оснащается втулкой, посредством которой изделие соединяется со ступицей.

Как сделать лопасть из древесины?

Это сложная задача ввиду специфичной формы изделия, к тому же все рабочие элементы винта в итоге должны получиться идентичными. Минусом решения также признается необходимость в последующей защите заготовки от воздействия влаги, для этого ее красят, пропитывают маслом или олифой.

Нюансы балансировки и эксплуатации ветрогенератора

Чтобы повысить эффективность работы устройства, необходимо выполнить балансировку лопастей. Ее осуществляют в помещении, огражденном от сквозняков и ветра. Детали собирают в полноценную конструкцию и ставят в рабочем виде, следя за тем, чтобы ось была строго горизонтальной, линию проверяют по уровню. Перпендикулярно линии земли и оси выставляют плоскость вращения винта, так она получается горизонтальной.

Обездвиженный винт следует повернуть на 360°столько раз, сколько в нем предусмотрено лопастей. Правильно сбалансированное устройство в идеале останется неподвижным, здесь не приемлемы отклонения даже на градус. В тех случаях, когда лопасть поворачивается под влиянием собственного веса, ее подправляют с одной стороны, чтобы ликвидировать отклонение от оси. Процедуру повторяют до тех пор, пока конструкция не будет сохранять неподвижность во всех положениях. Чтобы результат испытаний был корректным, важно устранить фактор ветра.

Все части должны вертеться в рамках одной плоскости. Чтобы проверить это условие, с обеих сторон винта устанавливают ограничивающие контрольные пластины на отдалении в 2 мм, при вращении изделие не должно их касаться.

Эксплуатация ветрогенератора подразумевает сборку схемы, способной аккумулировать переработанную энергию для ее сохранения и дальнейшей передачи конечному потребителю.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: